KR101837169B1 - 영지식 증명 알고리즘을 사용하여 머클 트리 구조의 블록체인 기반 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위한 방법, 및 이를 이용한 투표 코인 발행 서버, 투표 토큰 분배 서버 및 투표 지원 서버 - Google Patents

영지식 증명 알고리즘을 사용하여 머클 트리 구조의 블록체인 기반 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위한 방법, 및 이를 이용한 투표 코인 발행 서버, 투표 토큰 분배 서버 및 투표 지원 서버 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위한 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 투표자 및 후보자를 등록하고, 투표 코인을 발행하며, 투표 토큰을 분배하고, 투표 토큰을 비밀 토큰으로 변환하며, 그 비밀 토큰을 이용하여 비밀 투표를 할 수 있도록 지원하고, 득표수를 산출하는 방법 및 이를 이용하는 투표 코인 발행 서버, 투표 토큰 분배 서버 및 투표 지원 서버에 관한 것이다.

Description

영지식 증명 알고리즘을 사용하여 머클 트리 구조의 블록체인 기반 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위한 방법, 및 이를 이용한 투표 코인 발행 서버, 투표 토큰 분배 서버 및 투표 지원 서버{METHOD FOR PROVIDING SECRET ELECTRONIC VOTING SERVICE ON THE BASIS OF BLOCKCHAIN WITH MERKLE TREE STRUCTURE BY USING ZERO KNOWLEDGE PROOF ALGORITHM, AND VOTING COIN MINTER SERVER, VOTING TOKEN DISTRIBUTOR SERVER AND VOTING SUPPORTING SERVER USING THE SAME}
본 발명은 영지식 증명 알고리즘을 사용하여 머클 트리 구조의 블록체인 기반 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위한 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 투표자 및 후보자를 등록하고, 투표 코인을 발행하며, 투표 토큰을 분배하고, 투표 토큰을 비밀 토큰으로 변환하며, 그 비밀 토큰을 이용하여 비밀 투표를 할 수 있도록 지원하고, 득표수를 산출하는 방법 및 이를 이용하는 투표 코인 발행 서버, 투표 토큰 분배 서버 및 투표 지원 서버에 관한 것이다.
영지식 증명(zero knowledge proof; ZKP)이란 주로 암호학에서 어느 증명자가 상대방 검증자에게 어떤 명제가 참이라는 것을 증명할 때, 그 명제의 참 거짓 여부를 제외한 어떤 지식도 노출시키지 않는 상호 작용의 절차를 의미한다.
어떠한 명제가 참이라는 것을 증명하려는 쪽을 증명자(prover)라고 하고, 증명 과정에 참여하여 증명자와 정보를 주고 받는 쪽을 검증자(verifier)라고 한다. 영지식 증명에 참여하는 당사자들이 상대방을 속이려는 목적으로 프로토콜을 임의로 변경하는 경우, 당사자들이 부정직하다 또는 정직하지 않다고 한다. 그 외의 경우에는 정직하다고 한다.
영지식 증명은 다음과 같은 세 가지 성질을 만족하여야 한다.
1. 완전성(completeness): 어떤 명제가 참이면, 정직한 증명자는 정직한 검증자에게 이 사실을 납득시킬 수 있어야 한다.
2. 건실성(soundness): 어떤 명제가 거짓이면, 어떠한 부정직한 증명자라도 정직한 검증자에게 이 문장이 사실이라고 납득시킬 수 없어야 한다.
3. 영지식성(zero-knowledgeness): 어떤 명제가 참이면, 검증자는 문장의 참 거짓 이외에는 아무 것도 알 수 없어야 한다.
영지식 증명의 이해를 돕기 위하여 다음과 같은 비유를 들 수 있다. 이 비유는 장 자크 키스케다(Jean-Jacques Quisquater)가 “어린이를 위한 영지식 증명”이라는 논문에서 사용한 것이다.
증명자 페기가 어떤 동굴 안에 있는 비밀 문의 비밀번호를 알고 있다고 가정하자. 동굴은 도 9와 같이 고리 모양으로 되어 있고, 그 한가운데를 비밀 문이 막고 있다. 비밀 문의 반대편에는 동굴의 입구가 있고, 입구에서는 비밀 문의 모습이 보이지 않는다. 페기는 빅터에게 자기가 정말로 비밀번호를 알고 있다는 것을 증명해보이고 싶지만 제3자에게 그 비밀번호를 알려지는 것은 바라지 않는다.
그렇다면 다음과 같은 방법으로, 제3자에게 어떠한 지식도 주지 않으면서 페기가 비밀의 문의 비밀번호를 알고 있다는 것을 증명할 수 있다.
먼저 페기가 A와 B 중에서 어느 하나의 통로를 선택하여 동굴로 들어간다. 이때 빅터는 입구 밖에 서 있어서 페기가 어떠한 통로로 들어갔는지는 알 수 없다. 그 다음 빅터가 입구로 들어와 A와 B 중 어느 하나의 통로를 골라 페기에게 외친다. 페기는 그 말을 듣고 빅터가 고른 통로로 나타난다.
만약 페기가 비밀 문의 비밀번호를 알고 있다면, 빅터가 어떤 통로를 골라도 페기는 그 통로로 나올 수 있다. 그러나 페기가 그 비밀 문의 비밀번호를 알고 있지 않다면 페기는 처음 선택했던 통로로만 나올 수 있으므로, 50% 확률로 빅터의 요구를 만족시킬 수 없다. 만약 위와 같은 절차를 여러 번 반복한다면 페기가 빅터의 요구를 전부 만족시킬 수 있을 확률은 매우 낮다. 예를 들어 위와 같은 절차를 20번만 반복해도, 페기가 열쇠를 가지고 있지 않으면서 빅터의 답을 모두 맞출 수 있는 확률은 100만분의 1 이하가 된다.
그러나 이 절차를 아무리 반복해도 페기는 빅터 외의 제3자에게 어떠한 지식도 주지 않은 셈이 된다. 예를 들어 빅터가 페기와의 실험을 모두 녹화하여 제3자에게 보여준다고 하여도 빅터가 아닌 다른 사람에게는 어떠한 증명도 될 수 없기 때문이다. 빅터와 페기가 사전에 어떠한 통로로 나올지를 약속한 다음 녹화한 것이라면 비밀번호가 없더라도 나올 수 있는 통로를 전부 맞추는 영상을 찍을 수 있기 때문이다. 반면, 빅터는 자신만이 임의의 통로를 불러줬다는 사실을 알고 있으므로, 이 증명은 빅터에게는 유효한 증명이 된다.
전술한 영지식 증명(ZKP)을 이용하면, 가상 화폐의 블록체인을 통하여 제공받은 UTXO(unspent transaction output)의 일부를 비밀 토큰으로 변환하는 것이 가능하다. 그 비밀 토큰은 변환 전의 UTXO와의 상관 관계를 찾는 공격이 수학적으로 불가능한데, 이를 이용하면, 가상 화폐의 트랜잭션이 올바르게 수행되었다는 점은 증명 가능하면서도, 구체적인 트랜잭션의 내용에 속하는 변환 전의 UTXO가 누구로부터 온 것인지 알 수 없게 되어, 트랜잭션의 세부 사항을 노출시키지 않을 수 있다는 장점이 있다.
이는 비밀 전자 투표 시스템에 이용될 수 있는바, 본 발명자는 개별 투표자가 누구에게 투표를 했는지를 외부에서는 알 수 없으면서도, 투표에 의한 득표는 정확하게 검증할 수 있으며, 그 투표에 있어서의 부정 및 득표수의 위변작도 방지할 수 있는 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명은 가상 화폐의 블록체인에 투표 관련 트랜잭션을 등록하여 무단 복제 또는 위변작이 불가능하도록 하는 방법 및 서버를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
이를 위하여 본 발명은 투표 코인의 발행, 투표 토큰의 분배 및 이를 이용한 비밀 투표 등에 참여하는 모든 엔티티(entity)들이 암호학적으로 유효한 공개키-개인키 쌍(예컨대, RSA, ECC), 해시 함수 등의 암호화 기술을 이용하게 함으로써 보안이 보장되고 위변작이 불가능하게끔 한다.
또한, 본 발명은 가상 화폐의 블록체인에 투표 관련 트랜잭션을 기록하게 함으로써 투표의 통합 관리를 용이하게 함과 동시에 중복 발행 등의 문제점을 미연에 방지할 수 있도록 하는 방법 및 서버를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
그리고 본 발명은 영지식 증명(ZKP)을 이용하여 투표를 위하여 제공된 가상 화폐의 일부인 투표 토큰과 비밀 토큰 사이의 상관 관계(correlation)을 찾는 것을 수학적으로 불가능하게 하고, 또한, 이를 통한 비밀 투표 트랜잭션과 그 비밀 토큰 사이의 상관 관계를 찾는 것 또한 수학적으로 불가능하게 함으로써 투표의 비밀성을 보장하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위하여 투표자 및 후보자를 등록하는 방법이 제공되는바, 그 방법은, (a) 투표자 또는 후보자인 사용자가 인증되면, 상기 투표 코인 발행 서버가, 상기 사용자의 공개키를 포함하는 사용자 등록 트랜잭션 또는 이를 가공한 값을 제1 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 상기 타 장치로 하여금 기록하도록 지원하는 단계; 및 (b) 소정의 조건이 만족되면, 상기 투표 코인 발행 서버가, 상기 제1 블록체인 데이터베이스로 하여금 사용자 등록 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값인 특정 해시값과 매칭되는 적어도 하나의 상기 이웃 해시값 - 상기 이웃 해시값은, (i) 특정 사용자 등록 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (ii) 특정 코인 발행 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (iii) 특정 토큰 분배 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (iv) 특정 토큰 변환 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값 및 (v) 특정 비밀 투표 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값 중 어느 하나임 - 을 함께 해시 연산함으로써 생성되는 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값을 제2 블록체인 데이터베이스에 기록하도록 지원하고, 상기 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값이 상기 제2 블록체인 데이터베이스에 기록된 위치 정보인 사용자 등록 트랜잭션 ID를 획득하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위하여 투표 코인을 발행하는 방법이 제공되는바, 그 방법은, (a) 투표자 또는 후보자인 사용자의 단말인 사용자 단말로부터 상기 사용자의 공개키를 포함하는 등록 요청 정보가 획득되며, 랜덤 넌스(random nonce)를 상기 사용자의 개인키로 서명한 결과값인 랜덤 넌스 서명값이 획득되고, 상기 랜덤 넌스 서명값의 유효성이 검증되어, (i) 상기 랜덤 넌스, (ii) 상기 랜덤 넌스 서명값 및 (iii) 상기 사용자의 공개키를 포함하는 사용자 등록 트랜잭션 또는 이를 가공한 값이 모든 상기 투표자 및 후보자에 대하여 기록된 상태에서, 코인 발행 요청 정보가 획득되면, 투표 지원 서버가, 상기 코인 발행 요청 정보의 유효성을 검증하거나 상기 투표 지원 서버에 연동되는 타 장치로 하여금 검증하도록 지원하는 단계; (b) 상기 코인 발행 요청 정보가 유효하면, 상기 투표 지원 서버가, 상기 코인 발행 요청 정보에 따라 상기 투표 토큰 분배 서버의 가상 화폐 주소로 소정 개수의 투표 코인을 나타내는 가상 화폐를 전송하는 코인 발행 트랜잭션을 생성하거나 상기 타 장치로 하여금 생성하도록 지원하고, 생성된 상기 코인 발행 트랜잭션 또는 이를 가공한 값을 제1 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 상기 타 장치로 하여금 기록하도록 지원하는 단계; 및 (c) 소정의 조건이 만족되면, 상기 투표 지원 서버가, 상기 코인 발행 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값인 특정 해시값과 매칭되는 적어도 하나의 상기 이웃 해시값 - 상기 이웃 해시값은, (i) 특정 사용자 등록 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (ii) 특정 코인 발행 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (iii) 특정 토큰 분배 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (iv) 특정 토큰 변환 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값 및 (v) 특정 비밀 투표 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값 중 어느 하나임 - 을 함께 해시 연산함으로써 생성되는 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값을 제2 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 상기 타 장치로 하여금 기록하도록 지원하고, 상기 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값이 상기 제2 블록체인 데이터베이스에 기록된 위치 정보인 코인 발행 트랜잭션 ID를 획득하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위하여 투표 토큰을 분배하는 방법이 제공되는바, 그 방법은, (a) 코인 발행 트랜잭션의 유효성이 검증되어, 상기 코인 발행 트랜잭션이 기록된 상태에서, 투표 토큰 분배 서버로부터 토큰 분배 정보가 획득되면, 투표 지원 서버가, 상기 토큰 분배 정보의 유효성을 검증하거나 상기 투표 토큰 분배 서버에 연동되는 타 장치로 하여금 검증하도록 지원하는 단계; (b) 상기 토큰 분배 정보가 유효하면, 상기 투표 지원 서버가, 상기 토큰 분배 정보에 따라 상기 투표 토큰 분배 서버의 가상 화폐 주소로부터 모든 투표자들 각각의 가상 화폐 주소로 투표 코인 중 일부인 소정 개수의 투표 토큰을 나타내는 가상 화폐를 전송하는 토큰 분배 트랜잭션을 생성하거나 상기 타 장치로 하여금 생성하도록 지원하고, 생성된 상기 토큰 분배 트랜잭션 또는 이를 가공한 값을 제1 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 상기 타 장치로 하여금 기록하도록 지원하는 단계; 및 (c) 소정의 조건이 만족되면, 상기 투표 지원 서버가, 상기 제1 블록체인 데이터베이스로 하여금 상기 토큰 분배 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값인 특정 해시값과 매칭되는 적어도 하나의 이웃 해시값 - 상기 이웃 해시값은, (i) 특정 사용자 등록 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (ii) 특정 코인 발행 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (iii) 특정 토큰 분배 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (iv) 특정 토큰 변환 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값 및 (v) 특정 비밀 투표 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값 중 어느 하나임 - 을 함께 해시 연산함으로써 생성되는 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값을 제2 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 상기 타 장치로 하여금 기록하도록 지원하고, 상기 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값이 상기 제2 블록체인 데이터베이스에 기록된 위치 정보인 토큰 분배 트랜잭션 ID를 획득하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위하여 투표자의 단말인 투표자 단말로 하여금 투표 토큰을 비밀(secret) 토큰으로 변환하도록 지원하는 방법이 제공되는바, 그 방법은, (a) 토큰 분배 트랜잭션의 유효성이 검증되어, 상기 토큰 분배 트랜잭션이 기록된 상태에서, 상기 투표자의 가상 화폐 주소에 있는 소정 개수의 상기 투표 토큰을 상기 비밀 토큰으로 변환하는 토큰 변환 트랜잭션이 획득되면, 투표 지원 서버가, 상기 토큰 변환 트랜잭션의 유효성을 검증하거나 상기 투표 지원 서버에 연동되는 타 장치로 하여금 검증하도록 지원하는 단계; (b) 상기 토큰 변환 트랜잭션이 유효하면, 상기 투표 지원 서버가, 상기 토큰 변환 트랜잭션 또는 이를 가공한 값을 제1 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 상기 타 장치로 하여금 기록하도록 지원하는 단계; 및 (c) 소정의 조건이 만족되면, 상기 투표 지원 서버가, 상기 토큰 변환 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값인 특정 해시값과 매칭되는 적어도 하나의 상기 이웃 해시값 - 상기 이웃 해시값은, (i) 특정 사용자 등록 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (ii) 특정 코인 발행 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (iii) 특정 토큰 분배 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (iv) 특정 토큰 변환 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값 및 (v) 특정 비밀 투표 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값 중 어느 하나임 - 을 함께 해시 연산함으로써 생성되는 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값을 제2 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 상기 타 장치로 하여금 기록하도록 지원하고, 상기 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값이 상기 제2 블록체인 데이터베이스에 기록된 위치 정보인 토큰 변환 트랜잭션 ID를 획득하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위하여 투표자의 단말인 투표자 단말로 하여금 비밀 투표를 할 수 있도록 지원하는 방법이 제공되는바, 그 방법은, (a) 토큰 변환 트랜잭션의 유효성이 검증되어, 상기 토큰 변환 트랜잭션이 기록된 상태에서, 상기 투표자의 비밀 토큰을 후보자들 중 하나의 가상 화폐 주소로 전송하는 비밀 투표 트랜잭션이 획득되면, 투표 지원 서버가, 상기 비밀 투표 트랜잭션의 유효성을 검증하거나 상기 투표 지원 서버에 연동되는 타 장치로 하여금 검증하도록 지원하는 단계; (b) 상기 비밀 투표 트랜잭션이 유효하면, 상기 투표 지원 서버가, 상기 비밀 투표 트랜잭션 또는 이를 가공한 값을 제1 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 상기 타 장치로 하여금 기록하도록 지원하는 단계; 및 (c) 소정의 조건이 만족되면, 상기 투표 지원 서버가, 상기 비밀 투표 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값인 특정 해시값과 매칭되는 적어도 하나의 상기 이웃 해시값 - 상기 이웃 해시값은, (i) 특정 사용자 등록 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (ii) 특정 코인 발행 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (iii) 특정 토큰 분배 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (iv) 특정 토큰 변환 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값 및 (v) 특정 비밀 투표 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값 중 어느 하나임 - 을 함께 해시 연산함으로써 생성되는 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값을 제2 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 상기 타 장치로 하여금 기록하도록 지원하고, 상기 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값이 상기 제2 블록체인 데이터베이스에 기록된 위치 정보인 비밀 투표 트랜잭션 ID를 획득하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위하여 득표수를 산출하는 방법이 제공되는바, 그 방법은, (a) 투표 코인 발행 서버 및 투표 토큰 분배 서버 중 적어도 하나의 서버가, 제1 블록체인 데이터베이스를 참조로 하여 개별 후보자 각각에 대하여 상기 개별 후보자 각각의 가상 화폐 주소로 전송된 비밀 토큰의 개수를 계수하고 상기 개별 후보자 각각의 가상 화폐 주소로 전송된 비밀 토큰의 개수를 합산한 기 사용 비밀 토큰 개수를 산출하는 단계; 및 (b) 상기 총 투표 토큰 개수가 산출되면, 상기 적어도 하나의 서버가, (i) 사용자 등록 트랜잭션 또는 코인 발행 트랜잭션의 계수에 의하여 산출되는 모든 투표 코인의 개수인 총 투표 코인 개수, (ii) 토큰 분배 트랜잭션의 계수에 의하여 산출되는 모든 투표 토큰의 개수인 총 투표 토큰 개수 중 적어도 하나, 및 (iii) 상기 기 사용 비밀 토큰 개수 중 적어도 2개를 상호 비교함으로써 상기 득표수를 검증하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 또 다른 태양들에 따르면, 상기의 방법들을 수행하기 위한 지원 서버가 제공된다.
본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은 가상 화폐의 블록체인에 투표 관련 트랜잭션을 등록하여 무단 복제 또는 위변작이 불가능하도록 하여 비밀 전자 투표 시스템의 신뢰성 및 보안성을 향상시킬 수 있다.
이를 위하여 본 발명은 투표 코인의 발행, 투표 토큰의 분배 및 이를 이용한 비밀 투표 등에 참여하는 모든 엔티티(entity)들이 암호학적으로 유효한 공개키-개인키 쌍(예컨대, RSA, ECC), 해시 함수 등의 암호화 기술을 이용하게 함으로써 보안이 보장되고 위변작이 불가능해진다.
또한, 본 발명에 의하면 투표를 위하여 제공된 가상 화폐의 일부인 투표 토큰과 비밀 토큰 사이의 상관 관계(correlation)을 찾는 것을 수학적으로 불가능하게 하고, 또한, 이를 통한 비밀 투표 트랜잭션과 그 비밀 토큰 사이의 상관 관계를 찾는 것 또한 수학적으로 불가능하게 함으로써 투표의 비밀성이 보장된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위한 투표 코인 발행 서버, 투표 토큰 분배 서버, 투표 지원 서버 등의 컴퓨팅 장치를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위하여 투표자 및 후보자를 등록하는 방법을 개략적으로 도시한 시퀀스 다이어그램(sequence diagram)이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위하여 투표 코인을 발행하는 방법을 개략적으로 도시한 시퀀스 다이어그램이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위하여 투표 토큰을 분배하는 방법을 개략적으로 도시한 시퀀스 다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위하여 투표자의 단말인 투표자 단말로 하여금 투표 토큰을 비밀(secret) 토큰으로 변환하도록 지원하는 방법을 개략적으로 도시한 시퀀스 다이어그램이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위하여 투표자의 단말인 투표자 단말로 하여금 비밀 투표를 할 수 있도록 지원하는 방법을 개략적으로 도시한 시퀀스 다이어그램이다.
도 7과 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따라 투표 관련 트랜잭션이 제2 블록체인 데이터베이스에 기록되는 과정을 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 9는 ZKP를 개략적으로 설명하기 위한 개념도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명의 목적들, 기술적 해법들 및 장점들을 분명하게 하기 위하여 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 통상의 기술자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다.
본 명세서에서 “퍼블릭 블록체인 데이터베이스”라고 함은, 가상 화폐의 블록체인으로서 공중에 널리 이용되고 있는 블록체인인 퍼블릭 블록체인을 관장하는 가상 화폐 시스템 상의 모든 컴퓨팅 장치들을 데이터베이스로서 활용하는 것을 지칭하는바, 본 발명에 따른 지원 서버가 이에 접근 가능하다.
또한, 본 명세서에서 “프라이빗 블록체인 데이터베이스”라고 함은, 가상 화폐의 블록체인을 이용하되, 상기 공중에 이용되는 퍼블릭 블록체인이 아닌 본 발명에 따른 지원 서버가 직접 관리하는 이른바, 독자 구성된 프라이빗 블록체인을 이용하는 데이터베이스를 지칭한다.
또한, 본 발명의 상세한 설명 및 청구항들에 걸쳐, ‘포함하다’라는 단어 및 그것의 변형은 다른 기술적 특징들, 부가물들, 구성요소들 또는 단계들을 제외하는 것으로 의도된 것이 아니다. 통상의 기술자에게 본 발명의 다른 목적들, 장점들 및 특성들이 일부는 본 설명서로부터, 그리고 일부는 본 발명의 실시로부터 드러날 것이다. 아래의 예시 및 도면은 실례로서 제공되며, 본 발명을 한정하는 것으로 의도된 것이 아니다.
더욱이 본 발명은 본 명세서에 표시된 실시예들의 모든 가능한 조합들을 망라한다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
본 발명의 제1 실시예는, 가상 화폐의 UTXO(unspent transaction output)를 이용하되, 그 UTXO에 관한 개별 트랜잭션을 제1 블록체인 데이터베이스에 기록하는 방식으로 구성되는 실시예이다.
한편, 본 발명의 제2 실시예는, 가상 화폐의 UTXO를 이용하여, 그 UTXO에 관한 개별 트랜잭션을 제1 블록체인 데이터베이스에 기록한 후, 그 제1 블록체인 데이터베이스에 기록된 트랜잭션들로부터 생성되는 대표 해시값을 제2 블록체인 데이터베이스에 기록함으로써 이중으로 기록의 무결성을 도모하는 앵커링(anchoring) 방식으로 구성되는 실시예이다.
본 명세서에서 달리 표시되거나 분명히 문맥에 모순되지 않는 한, 단수로 지칭된 항목은, 그 문맥에서 달리 요구되지 않는 한, 복수의 것을 아우른다. 이하, 통상의 기술자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위한 투표 코인 발행 서버, 투표 토큰 분배 서버, 투표 지원 서버 등의 컴퓨팅 장치를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 투표 코인 발행 서버, 투표 토큰 분배 서버 및 투표 지원 서버는 통신부(110) 및 프로세서(120)를 포함하는 컴퓨팅 장치(100)이며, 상호 간에 간접 또는 직접적으로 통신할 수 있다. 투표자 또는 후보자인 사용자의 단말인 사용자 단말과도 마찬가지로 통신할 수 있다.
구체적으로, 투표 코인 발행 서버, 투표 토큰 분배 서버, 투표 지원 서버 및 사용자 단말은 전형적으로 컴퓨팅 장치(예컨대, 컴퓨터 프로세서, 메모리, 스토리지, 입력 장치 및 출력 장치, 기타 기존의 컴퓨팅 장치의 구성요소들을 포함할 수 있는 장치; 라우터, 스위치 등과 같은 전자 통신 장치; 네트워크 부착 스토리지(NAS) 및 스토리지 영역 네트워크(SAN)와 같은 전자 정보 스토리지 시스템)와 컴퓨터 소프트웨어(즉, 컴퓨팅 장치로 하여금 특정의 방식으로 기능하게 하는 인스트럭션들)의 조합을 이용하여 원하는 시스템 성능을 달성하는 것일 수 있다.
이와 같은 컴퓨팅 장치의 통신부(110)는 연동되는 타 컴퓨팅 장치와 요청과 응답을 송수신할 수 있는바, 일 예시로서 그러한 요청과 응답은 동일한 TCP 세션에 의하여 이루어질 수 있지만, 이에 한정되지는 않는바, 예컨대 UDP 데이터그램으로서 송수신될 수도 있을 것이다.
또한 컴퓨팅 장치의 프로세서(120)는 MPU(Micro Processing Unit) 또는 CPU(Central Processing Unit), 캐쉬 메모리(Cache Memory), 데이터 버스(Data Bus) 등의 하드웨어 구성을 포함할 수 있다. 또한, 운영체제, 특정 목적을 수행하는 애플리케이션의 소프트웨어 구성을 더 포함할 수도 있다.
이제 본 발명에 따라 비밀 전자 투표 서비스를 제공하는 방법을 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위하여 투표자 및 후보자를 등록하는 방법을 개략적으로 도시한 시퀀스 다이어그램(sequence diagram)이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따라 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위하여 투표자 및 후보자를 등록하는 방법은, 투표자 또는 후보자인 사용자가 인증되면(S210 내지 S230), 상기 투표 코인 발행 서버가, 상기 사용자의 공개키를 포함하는 사용자 등록 트랜잭션 또는 이를 가공한 값을 제1 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 상기 타 장치로 하여금 기록하도록 지원(S231)하는 단계(S210 내지 S231)를 포함한다.
여기에서 “투표 코인 발행 서버”는 투표자 및 후보자를 등록 받고, 이에 기초하여 가상 화폐에 해당되는 소정 개수의 투표 코인을 발행하여, 그 전체 투표 코인을 “투표 토큰 분배 서버”의 가상 화폐 주소에 전달함으로써 궁극적으로 상기 투표 코인으로부터 비밀 토큰(secret token)이 투표자들에게 부여되도록 지원하여 비밀 투표를 가능하게 하는 서버를 지칭한다.
또한, “사용자 등록 트랜잭션”이란 사용자의 공개키를 포함하는 트랜잭션으로서, 투표자 또는 후보자를 등록하는 트랜잭션이다.
랜덤 넌스(random nonce)를 이용하는 일 실시예에서, 상기 사용자 등록 트랜잭션은, (i) 상기 랜덤 넌스, (ii) 상기 랜덤 넌스 서명값 및 (iii) 상기 사용자의 공개키를 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 상기 단계(S210 내지 S231)는, 상기 사용자의 단말인 사용자 단말로부터 상기 사용자의 공개키를 포함하는 등록 요청 정보가 획득(S210)되면, 상기 투표 코인 발행 서버가, 상기 사용자 단말에 랜덤 넌스를 전송하거나 상기 타 장치로 하여금 전송하도록 지원(S221)하는 단계(S210 내지 S221); 상기 랜덤 넌스를 상기 사용자의 개인키로 서명한 결과값인 랜덤 넌스 서명값이 획득되면, 상기 투표 코인 발행 서버가, 상기 랜덤 넌스 서명값의 유효성을 검증하거나 상기 타 장치로 하여금 검증하도록 지원하는 단계(S230); 및 상기 랜덤 넌스 서명값이 유효하면, 상기 투표 코인 발행 서버가, 상기 사용자가 인증된 것으로 판정하는 단계(미도시)를 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 상기 랜덤 넌스 서명값이 무효이면, 상기 투표 코인 발행 서버가, 상기 랜덤 넌스 서명값이 무효임을 나타내는 등록 오류 메시지를 상기 사용자에 전송하거나 상기 타 장치로 하여금 전송하도록 지원(S239)할 수도 있을 것이다.
여기에서 랜덤 넌스는 허가 없는 임의 접근을 방지하기 위한 것으로서, 일회성 번호인바, 임의의 시드(seed)로부터 생성되는 랜덤값(random value)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 대안으로서(alternatively), 타임 스탬프(timestamp)일 수도 있다. 이와 같이 랜덤 넌스를 생성하는 방법은 본 발명을 이해하는 데 있어서 불필요한 세부이므로 더 자세하게 설명되지 않을 것인바, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 알려져 있거나 용이하게 이해될 수 있는 바와 같다.
랜덤 넌스 서명값의 유효성을 검증하는 방식을 간략하게 설명하면 다음과 같다. 예를 들어, 상기 사용자의 공개키를 이용하여 상기 랜덤 넌스 서명값으로부터 소정의 해시값(A)을 얻을 수 있으며, 이 해시값(A)과 상기 랜덤 넌스에 소정의 해시 함수를 적용하여 얻은 결과값(B)을 비교함으로써 서명값의 유효성을 검증할 수 있다. 이와 같은 비교에서 상기 해시값(A)과 상기 결과값(B)이 상이하면 서명이 무효이고 동일하면 서명이 유효한 것은 이미 통상의 기술자에게 잘 알려진 바와 같은바, 통상의 기술자는 서명(여기에서는 전자 서명)의 유효성을 검증하는 방법을 잘 알 수 있을 것이다.
한편, 타임 스탬프를 이용하는 다른 일 실시예에서, 상기 단계(S210 내지 S231)는, 상기 사용자의 단말인 사용자 단말로부터 타임스탬프(timestamp)를 상기 사용자의 개인키로 서명한 결과값인 타임스탬프 서명값을 포함하는 등록 요청 정보 및 상기 사용자의 공개키가 획득되면, 상기 투표 코인 발행 서버가, 상기 타임스탬프 서명값의 유효성을 검증하거나 상기 타 장치로 하여금 검증하도록 지원하는 단계(미도시), 및 상기 타임스탬프 서명값이 유효하면, 상기 투표 코인 발행 서버가, 상기 사용자가 인증된 것으로 판정하는 단계(미도시)를 포함할 수도 있다.
이 실시예에서는, 상기 투표 코인 발행 서버에 의하여 상기 타임스탬프 서명값으로부터 타임스탬프가 추출될 수 있는바, 타임스탬프의 시각과 투표 코인 발행 서버의 시각 사이의 시간 간격이 소정의 설정값 이상이면, 상기 투표 코인 발행 서버는, 상기 사용자의 인증이 이루어지지 않은 것으로 판정할 수도 있다. 이를 통하여 도용 등에 의하여 사용자의 인증이 거짓으로 이루어지는 것을 방지할 수 있다.
다시 랜덤 넌스(random nonce)를 이용하는 상기 실시예를 더 구체적으로 설명하기로 한다.
상기 단계(S210 내지 S221)의 일 실시예에서는, 상기 등록 요청 정보가 획득(S210)되면, 상기 투표 코인 발행 서버가, 상기 사용자가 유효한 투표자 또는 후보자인지를 판정하거나 상기 타 장치로 하여금 판정하도록 지원(S220)하는 단계(S210 내지 S220); 및 상기 사용자가 유효한 투표자 또는 후보자라고 판정되면, 상기 투표 코인 발행 서버가, 상기 사용자에 랜덤 넌스(random nonce)를 전송하거나 상기 투표 코인 발행 서버에 연동되는 타 장치로 하여금 전송하도록 지원하는 단계(S221)가 포함될 수 있다. 또한, 상기 사용자가 무효인 투표자 또는 후보자라고 판정되면, 상기 투표 코인 발행 서버가, 상기 사용자가 무효임을 나타내는 등록 오류 메시지를 상기 사용자에 전송하거나 상기 타 장치로 하여금 전송하도록 지원하는 단계(S229)가 더 포함될 수 있다.
이 경우에, 상기 투표 코인 발행 서버는, 앞선 단계(S210 내지 S220)에서, 상기 등록 요청 정보에 포함된 PKI(public key infrastructure) 기반 인증서를 이용하여 상기 사용자의 유효성을 판정하거나 상기 타 장치로 하여금 판정하도록 지원할 수 있다. 예를 들어, 상기 PKI 기반 인증서는, 2016년 현재 대한민국에서 널리 이용되고 있는 공인 인증서, OPSign 인증서 등을 포함한다.
다만, 상기 사용자의 유효성을 판정하는 방식은 이제 한정되지 않으며, 통상의 기술자는 사용자의 유효성, 즉, 사용자의 신원 혹은 신분을 증명할 수 있는 어떠한 방식도 이용될 수 있다는 점을 이해할 수 있을 것이다.
다시, 도 2를 참조하면, 본 발명에 따라 투표자 및 후보자를 등록하는 방법은, 상기 단계(S210 내지 S231) 후에, 상기 사용자 등록 트랜잭션이 기록되면, 상기 투표 코인 발행 서버가, 상기 사용자 등록 트랜잭션이 상기 제1 블록체인 데이터베이스에 기록된 위치 정보인 트랜잭션 위치 식별자 PrivTxidA를 포함하는 등록 완료 메시지를 상기 사용자에 전송하거나 상기 타 장치로 하여금 전송하도록 지원하는 단계(S236 내지 S238)를 더 포함할 수 있다. 이 트랜잭션 위치 식별자는 본 발명에 이용되는 개별 컴퓨팅 장치들, 예컨대, 투표 코인 발행 서버, 사용자 단말 등이 해당 트랜잭션을 참조하기 위하여 이용된다.
지금까지 설명한 방법이 본 발명의 제1 실시예에 따라 투표자 및 후보자를 등록하는 방법인바, 하기에서는 본 발명의 제2 실시예에 따라 투표자 및 후보자를 등록하는 방법에서 추가로 실시되는 단계(즉, 앵커링 단계)를 더 설명하기로 한다.
다시 도 2를 참조하면, 본 발명에 따라 투표자 및 후보자를 등록하는 방법은, 소정의 조건이 만족되면, 상기 투표 코인 발행 서버가, 상기 제1 블록체인 데이터베이스로 하여금 사용자 등록 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값인 특정 해시값과 매칭되는 적어도 하나의 이웃 해시값을 함께 해시 연산함으로써 생성되는 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값을 제2 블록체인 데이터베이스에 기록하도록 지원하고, 상기 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값이 상기 제2 블록체인 데이터베이스에 기록된 위치 정보인 사용자 등록 트랜잭션 ID를 획득하는 단계(S232 내지 S235)를 더 포함한다. 여기에서, 상기 이웃 해시값은, (i) 특정 사용자 등록 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (ii) 특정 코인 발행 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (iii) 특정 토큰 분배 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (iv) 특정 토큰 변환 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값 및 (v) 특정 비밀 투표 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값 중 어느 하나일 수 있다.
특정 해시값과 적어도 하나의 이웃 해시값의 연산은 다양한 함수에 의하여 수행될 수 있다. 특정 해시값을 input이라고 나타내고, 적어도 하나의 이웃 해시값을 x1, x2, …, xn이라고 나타낼 때, 대표 해시값 t은 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.
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이때, 서버(투표 코인 발행 서버, 투표 토큰 분배 서버 및 투표 지원 서버)는 상기 특정 해시값과 상기 적어도 하나의 이웃 해시값을 소정의 데이터 구조로 저장하여 관리할 수 있다. 여기에서 데이터 구조는 다양할 수 있는데, 일 예로 머클 트리(merkle tree) 구조가 될 수도 있다. 이 경우, 상기 특정 해시값과 적어도 하나의 이웃 해시값의 연산은 머클 트리를 통하여 이루어질 수 있다.
즉, 상기 서버는, 상기 특정 해시값이 리프 노드에 할당된 머클 트리(merkle tree)를 생성하거나 생성하도록 지원할 수 있고, 상기 소정의 조건이 만족되면, 상기 특정 해시값과 매칭되는 적어도 하나의 다른 리프 노드에 할당된 해시값을 함께 해시 연산하여 생성되는 상기 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값을 획득하고, 상기 획득된 값을 상기 제2 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 타 장치로 하여금 기록하도록 지원할 수 있다.
상기 서버는, 최종적으로 머클 트리의 루트 노드에 할당된 해시값을 대표 해시값으로서 상기 제2 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 기록하도록 지원할 수 있다. 이때, 대표 해시값을 가공한 값이 기록될 수도 있다. 예를 들어, 대표 해시값에 hex 연산이 수행된 결과값이 등록될 수 있다.
한편, 상기 서버가 상기 특정 해시값과 상기 적어도 하나의 이웃 해시값을 소정의 제1 데이터 구조로 저장하고, 이후 상기 제1 데이터 구조와 동일한 형태의 제2 데이터 구조를 저장하여 관리하는 경우, 상기 제1 데이터 구조와 상기 제2 데이터 구조는 체인 형태로 연결될 수 있다.
특히, 상술한 예에서와 같이 상기 제1 데이터 구조 및 상기 제2 데이터 구조가 머클 트리인 경우, 상기 제1 데이터 구조의 루트값 또는 상기 루트값의 해시값이 상기 제2 데이터 구조의 첫 번째 리프 노드에 할당될 수 있다.
또한, 제2 데이터 구조가 생성될 때는 제1 데이터 구조에 대한 검증이 이루어짐으로써 데이터의 무결성이 좀 더 확실히 보장될 수 있다.
또한, 상기 머클 트리가 체인 형태로 연결된 적어도 하나의 머클 트리 중 첫 번째 머클 트리인 경우, 상기 머클 트리의 첫 번째 리프 노드에는 텍스트, 숫자, 또는 기호로 이루어진 소정의 메시지 데이터의 해시값 또는 이를 가공한 값이 할당될 수 있다. 예를 들어, 머클 트리 생성시 서버에 의하여 최초로 부여된 입력 메시지의 해시값이 할당될 수 있다.
도 7 및 8은 본 발명의 제2 실시예에 따라 생성된 머클 트리의 예를 도시한 도면이다.
도 7에서는 리프 노드의 개수가 4(22)개인 머클 트리가 도시된다. 도시된 머클 트리는 첫 번째 머클 트리이기 때문에(tree_id = 0), 첫 번째 리프 노드인 h1 노드에는 소정의 메시지 데이터 PrivBC_unique_message의 해시값 SHA256(PrivBC_unique_message)이 할당되었음을 알 수 있다. 트랜잭션들의 등록이 있는 경우, 상기 서버는, 현재 구성 중인 머클 트리의 가장 마지막 리프 노드의 다음 리프 노드를 생성하여 특정 해시값 또는 특정 해시값을 가공한 값을 할당하거나 할당하도록 지원한다. 예를 들어, 도 7의 머클 트리에서 이전 단계에서 두 번째 리프 노드인 h1 노드까지 값 할당이 완료된 경우, 다음 리프 노드인 h2 노드를 생성하여 특정 해시값 또는 특정 해시값을 가공한 값(SHA256(input2))을 할당할 수 있다. 또한, 상기 서버는, (i) 특정 해시값과, (ii) 상기 특정 해시값이 할당된 세 번째 리프 노드인 h2 노드의 형제 노드인 h3 노드에 할당된 해시값을 연산하거나 연산하도록 지원할 수 있다. 상기 연산의 결과인 연산값에 대한 해시값은 h2 노드와 h3 노드의 부모 노드(h23 노드)에 할당된다. 부모 노드(h23 노드)가 머클 트리의 루트 노드가 아니므로, 상기 서버는, 상기 h23 노드에 할당된 해시값을 상기 특정 해시값으로 하여 상기 과정을 반복하여 수행할 수 있다. 즉, h23 노드에 할당된 해시값을 특정 해시값으로 하고, h23 노드에 할당된 해시값과 h01 노드에 할당된 해시값을 연산하여 h23 노드와 h01 노드의 부모 노드(h0123) 노드에 할당할 수 있다. 이때, h0123 노드가 머클 트리의 루트 노드이므로, 상기 서버는, h0123 노드에 할당된 해시값 또는 이를 가공한 값(hex(h{node_index}))을 제2 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 기록하도록 지원할 수 있다.
이를 재귀적(recursive)으로 설명하자면, 상기 소정의 조건이 만족될 때, (x1) 상기 서버가, (i) 상기 특정 해시값과 (ii) 상기 특정 해시값이 할당된 노드의 형제 노드에 할당된 해시값을 함께 해시 연산하거나 해시 연산하도록 지원하고, 상기 연산의 결과인 연산값에 대한 해시값을 상기 노드의 부모 노드에 할당하거나 할당하도록 지원하며, (x2) 상기 부모 노드가 상기 머클 트리의 루트 노드이면, 상기 부모 노드에 할당된 해시값을 상기 대표 해시값으로서 상기 제2 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 기록하도록 지원하고, (x3) 상기 부모 노드가 상기 머클 트리의 루트 노드가 아니면, 상기 부모 노드에 할당된 해시값을 상기 특정 해시값으로 하여 상기 (x1) 내지 (x3)을 반복하여 수행하는 것이다.
한편, 전술한 소정의 조건이란, (i) 소정의 개수만큼의 상기 특정 해시값과 이웃 해시값이 획득되거나 생성되는 조건, (ii) 소정 시간이 경과하는 조건, (iii) 블록체인에 블록이 생성되는 조건, (iv) 서비스 특성에 대한 조건 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
(i) 특정 사용자 등록 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (ii) 특정 코인 발행 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (iii) 특정 토큰 분배 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (iv) 특정 토큰 변환 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값 및 (v) 특정 비밀 투표 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값 중 어느 하나가 리프 노드 수만큼 획득되면, 각각의 해시값이 전술한 머클 트리의 입력값(리프 노드에 할당된 값)이 될 수 있다.
또한, 서버는, 소정 시간 단위로 전술한 머클 트리의 루트값을 생성할 수 있다(상기 (ii) 조건). 이 경우, 상기 서버는, 소정의 시간이 경과되면 그때까지의 입력값을 이용하여 머클 트리를 생성하고 머클 트리의 루트값을 제2 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 기록하도록 지원할 수 있다.
그런데, 이 경우에는 소정 시간이 경과하였음에도 머클 트리의 특정 해시값이 할당된 노드의 형제 노드에 값이 할당되지 않을 수 있다. 이처럼 소정의 조건이 만족되었음에도 상기 특정 해시값이 할당된 노드의 형제 노드에 해시값이 할당되어 있지 않은 경우, 상기 서버는, 상기 형제 노드에 소정의 해시값을 할당하거나 할당하도록 지원하여 전술한 방식으로 머클 트리의 루트값이 산출되도록 할 수 있다. 예를 들어, 상기 서버는, 상기 특정 해시값을 복제하여 상기 형제 노드에 할당하거나 할당하도록 지원할 수 있다.
또한, 상기 서비스 특성이란, 비밀 전자 투표 서비스를 이용하는 엔티티(entity)들이 지급한 비용 정보, 상기 트랜잭션의 기록이 이루어지는 시간대 정보, 상기 기록이 이루어지는 지역 정보, 상기 기록에 관여한 서버의 관리 주체인 회사 타입 정보 중 적어도 일부가 될 수 있다. 다만, 여기에서 기재한 것에 한정될 것은 아니고, 통상적으로 인정되는 차등적 서비스가 제공될 수 있는 다양한 조건 정보를 포함할 수 있을 것이다.
한편, 새로운 머클 트리의 생성이 시작되고, 트랜잭션의 수신이 없는 상태에서, 예컨대, 상기 등록 요청 정보 및 상기 랜덤 넌스 서명값의 획득이 없는 상태에서, 상기 소정의 조건이 만족되면, 상기 서버는, 소정의 메시지 데이터가 첫 번째 리프 노드와 두 번째 리프 노드에 할당된 머클 트리를 생성하거나 생성하도록 지원하고, 상기 머클 트리의 루트값 또는 이를 가공한 값을 제2 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 기록하도록 지원할 수 있다. 예컨대, 이 경우에는 리프 노드 2개짜리의 머클 트리가 생성될 수도 있을 것이다.
한편, 전술한 것처럼 서버가 상기 특정 해시값과 상기 적어도 하나의 이웃 해시값을 소정의 제1 데이터 구조로 저장하고, 이후 상기 제1 데이터 구조와 동일한 형태의 제2 데이터 구조를 저장하여 관리하는 경우, 상기 제1 데이터 구조와 상기 제2 데이터 구조는 체인 형태로 연결될 수 있다. 특히, 상기 제1 데이터 구조 및 상기 제2 데이터 구조가 머클 트리인 경우, 상기 제1 데이터 구조의 루트값 또는 상기 루트값의 해시값이 상기 제2 데이터 구조의 첫 번째 리프 노드에 할당될 수 있다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따라 상기 제2 데이터 구조로서 생성된 머클 트리를 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 도 7의 머클 트리(tree_id = 0)의 루트값(hex(h0123))이 새로운 머클 트리의 첫 번째 리프 노드(h4 노드)에 할당되었음을 알 수 있다. 본 발명은 이와 같이 트랜잭션 발생시에 생성되는 복수의 데이터 구조를 연결함으로써 중간에 데이터의 변조가 발생되는 경우라도 쉽게 트래킹이 가능하여 데이터의 무결성을 향상시키는 장점을 가진다.
일 실시예에서는, 상기 제1 블록체인 데이터베이스가 프라이빗(private) 블록체인 데이터베이스이고, 상기 제2 블록체인 데이터베이스가 퍼블릭(public) 블록체인 데이터베이스일 수 있다. 통상의 기술자는 상기 제1 블록체인 데이터베이스가 프라이빗 블록체인 데이터베이스 또는 퍼블릭 블록체인 데이터베이스일 수 있으며, 마찬가지로 상기 제2 블록체인 데이터베이스가 프라이빗 블록체인 데이터베이스 또는 퍼블릭 블록체인 데이터베이스일 수 있다는 점을 잘 이해할 수 있을 것이다.
제1 실시예에서, 본 발명에 따라 투표자 및 후보자를 등록하는 방법은, 상기 단계(S231) 후에, 상기 사용자 등록 트랜잭션이 모든 상기 투표자 및 후보자에 대하여 상기 제1 블록체인 데이터베이스에 등록되면, 상기 투표 코인 발행 서버가, 코인 발행 트랜잭션을 투표 지원 서버로 전송하는 단계(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이는 투표 지원 서버가 후술할 투표 코인 발행을 수행할 수 있도록 하기 위한 것인바, 투표 코인의 발행에 관하여는 상세히 후술하기로 한다.
마찬가지로, 제2 실시예에서, 본 발명에 따라 투표자 및 후보자를 등록하는 방법은, 상기 단계(S232 내지 S235) 후에, 상기 사용자 등록 트랜잭션이 모든 상기 투표자 및 후보자에 대하여 상기 제1 블록체인 데이터베이스 및 상기 제2 블록체인 데이터베이스 중 적어도 하나에 등록되면, 상기 투표 코인 발행 서버가, 코인 발행 트랜잭션을 투표 지원 서버로 전송하는 단계(미도시)를 더 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위하여 투표 코인을 발행하는 방법을 개략적으로 도시한 시퀀스 다이어그램이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따라 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위하여 투표 코인을 발행하는 방법은, 투표자 또는 후보자인 사용자의 단말인 사용자 단말로부터 상기 사용자의 공개키를 포함하는 등록 요청 정보가 획득되며, 랜덤 넌스(random nonce)를 상기 사용자의 개인키로 서명한 결과값인 랜덤 넌스 서명값이 획득되고, 상기 랜덤 넌스 서명값의 유효성이 검증되어, (i) 상기 랜덤 넌스, (ii) 상기 랜덤 넌스 서명값 및 (iii) 상기 사용자의 공개키를 포함하는 사용자 등록 트랜잭션 또는 이를 가공한 값이 모든 상기 투표자 및 후보자에 대하여 기록된 상태에서, 코인 발행 요청 정보가 획득(S310)되면, 투표 지원 서버가, 상기 코인 발행 요청 정보의 유효성을 검증하거나 상기 투표 지원 서버에 연동되는 타 장치로 하여금 검증하도록 지원(S320; S330)하는 단계(S310 내지 S330)를 포함한다.
여기에서 “코인 발행 요청 정보”란 비밀 전자 투표 서비스에 제공될 소정량의 투표 코인을 발행하기 위하여 투표 코인 발행 서버가 투표 지원 서버에 전달하는 정보를 지칭한다.
일 실시예에서, 상기 코인 발행 요청 정보는, (i) 투표 코인 발행 서버의 공개키 및 (ii) 투표 토큰 분배 서버를 식별하기 위한 투표 토큰 분배 서버 식별자를 포함하고, 상기 코인 발행 요청 정보에 포함된 항목 중 적어도 하나를 상기 투표 코인 발행 서버의 개인키로 서명한 결과값인 발행 요청 서명값을 더 포함할 수 있다.
이 경우에, 상기 단계(S310 내지 S330)에서, 상기 코인 발행 요청 정보에 포함된 상기 투표 코인 발행 서버의 공개키가 미리 정해진 상기 투표 코인 발행 서버의 검증용 공개키와 비교됨으로써 상기 코인 발행 요청 정보의 유효성이 검증되되, 상기 투표 코인 발행 서버의 공개키가 상기 검증용 공개키와 상이하면, 상기 코인 발행 요청 정보가 무효인 것으로 검증될 수 있다. 구체적인 발행 요청 서명값의 유효성 검증의 방식은 전술한 바와 같으므로 반복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 상기 단계(S310 내지 S330)에서, 상기 발행 요청 서명값 및 상기 투표 코인 발행 서버의 공개키를 이용하여 상기 발행 요청 서명값이 유효하게 서명된 것인지가 검증됨으로써 상기 코인 발행 요청 정보의 유효성이 검증되되, 상기 발행 요청 서명값이 유효하게 서명되지 않은 것이면, 상기 코인 발행 요청 정보가 무효인 것으로 검증될 수 있다.
여기에서, 상기 투표 토큰 분배 서버 식별자는 투표 토큰 분배 서버를 식별하기 위한 것으로서, 일 예로 상기 투표 토큰 분배 서버의 공개키일 수 있다.
다시, 도 3을 참조하면, 본 발명에 따라 투표 코인을 발행하는 방법은, 상기 코인 발행 요청 정보가 유효하면, 상기 투표 지원 서버가, 상기 코인 발행 요청 정보에 따라 투표 토큰 분배 서버의 가상 화폐 주소로 소정 개수의 투표 코인을 나타내는 가상 화폐를 전송하는 코인 발행 트랜잭션을 생성하거나 상기 타 장치로 하여금 생성하도록 지원하고, 생성된 상기 코인 발행 트랜잭션 또는 이를 가공한 값을 제1 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 상기 타 장치로 하여금 기록하도록 지원하는 단계(S331)를 더 포함한다.
상기 단계(S331)의 일 실시예에서는, 상기 코인 발행 요청 정보가 무효이면, 상기 투표 지원 서버가, 상기 코인 발행 요청 정보가 무효임을 나타내는 발행 오류 메시지를 투표 코인 발행 서버에 전송하거나 상기 타 장치로 하여금 전송하도록 지원할 수 있다.
본 발명에 따라 투표 코인을 발행하는 방법은, 상기 단계(S331) 후에, 상기 코인 발행 트랜잭션이 기록되면, 상기 투표 지원 서버가, 상기 코인 발행 트랜잭션이 상기 제1 블록체인 데이터베이스에 기록된 위치 정보인 트랜잭션 위치 식별자 PrivTxidA를 포함하는 발행 완료 메시지를 상기 사용자에 전송하거나 상기 타 장치로 하여금 전송하도록 지원하는 단계(S336)를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 투표 지원 서버는, 상기 발행 완료 메시지를 투표 코인 발행 서버에 전송하거나 상기 타 장치로 하여금 전송하도록 지원함으로써 상기 투표 코인 발행 서버가 상기 투표 코인의 발행이 완료되었음을 상기 투표 토큰 분배 서버에 알리도록 지원하거나, 상기 투표 토큰 분배 서버에 상기 투표 코인의 발행이 완료되었음을 알릴 수도 있다. 이는, 투표 코인의 발행이 완료된 후에 투표 토큰 분배 서버로 하여금 상기 투표 코인의 일부인 소정 개수의 가상 화폐를 투표 토큰으로서 투표자들에게 분배하도록 하기 위한 것이다.
지금까지 설명한 방법이 본 발명의 제1 실시예에 따라 투표 코인을 발행하는 방법인바, 하기에서는 본 발명의 제2 실시예에 따라 투표 코인을 발행하는 방법에서 추가로 실시되는 단계(즉, 앵커링 단계)를 더 설명하기로 한다.
다시 도 3을 참조하면, 본 발명에 따라 투표 코인을 발행하는 방법은, 소정의 조건이 만족되면, 상기 투표 지원 서버가, 상기 코인 발행 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값인 특정 해시값과 매칭되는 적어도 하나의 이웃 해시값 - 상기 이웃 해시값은, (i) 특정 사용자 등록 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (ii) 특정 코인 발행 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (iii) 특정 토큰 분배 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (iv) 특정 토큰 변환 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값 및 (v) 특정 비밀 투표 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값 중 어느 하나임 - 을 함께 해시 연산함으로써 생성되는 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값을 제2 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 상기 타 장치로 하여금 기록하도록 지원하고, 상기 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값이 상기 제2 블록체인 데이터베이스에 기록된 위치 정보인 코인 발행 트랜잭션 ID를 획득하는 단계(S332 내지 S335)를 더 포함하는바, 이는 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위하여 투표자 및 후보자를 등록하는 방법에서 설명했던 바와 마찬가지이다. 즉, 특정 해시값으로부터 대표 해시값을 생성하여 제2 블록체인 데이터베이스에 기록하는 과정은 전술한 바와 같으므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
다음으로, 본 발명에 따라 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위하여 투표 토큰을 분배하는 방법을 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위하여 투표 토큰을 분배하는 방법을 개략적으로 도시한 시퀀스 다이어그램이다. 도 4를 참조하면, 투표 토큰을 분배하는 방법은, (a) 코인 발행 트랜잭션의 유효성이 검증되어, 상기 코인 발행 트랜잭션이 기록된 상태에서, 투표 토큰 분배 서버로부터 토큰 분배 정보가 획득(S410)되면, 투표 지원 서버가, 상기 토큰 분배 정보의 유효성을 검증하거나 상기 투표 토큰 분배 서버에 연동되는 타 장치로 하여금 검증하도록 지원하는 단계(S420; S430)를 포함한다.
여기에서 “토큰 분배 정보”란 비밀 전자 투표 서비스에 제공되는 소정량의 투표 코인의 일부인 투표 토큰을 개별 투표자에게 분배하기 위하여 투표 토큰 분배 서버가 투표 지원 서버에 전달하는 정보를 지칭한다.
일 실시예에서, 상기 토큰 분배 정보는, (i) 상기 투표 토큰 분배 서버의 공개키 및 (ii) 모든 투표자들을 식별하기 위한 투표자 식별자들을 포함하고, 상기 토큰 분배 정보에 포함된 적어도 하나의 정보를 상기 투표 토큰 분배 서버의 개인키로 서명한 결과값인 분배 요청 서명값을 더 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 상기 단계(S420; S430)는, 상기 분배 요청 서명값 및 상기 투표 토큰 분배 서버의 공개키를 이용하여, 상기 토큰 분배 정보의 유효성이 검증되는 것을 특징으로 할 수 있는바, 이와 같은 서명값의 유효성 검증은 전술한 바와 같으므로 반복되는 설명은 생략하도록 한다.
여기에서 상기 투표자 식별자들은, 상기 투표자들의 공개키일 수 있으나, 이에 한정되지는 않음을 통상의 기술자는 이해할 수 있을 것이다.
다음으로, 본 발명에 따라 투표 토큰을 분배하는 방법은, 상기 토큰 분배 정보가 유효하면, 상기 투표 지원 서버가, 상기 토큰 분배 정보에 따라 상기 투표 토큰 분배 서버의 가상 화폐 주소로부터 모든 투표자들 각각의 가상 화폐 주소로 투표 코인 중 일부인 소정 개수의 투표 토큰을 나타내는 가상 화폐를 전송하는 토큰 분배 트랜잭션을 생성하거나 상기 타 장치로 하여금 생성하도록 지원하고, 생성된 상기 토큰 분배 트랜잭션 또는 이를 가공한 값을 제1 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 상기 타 장치로 하여금 기록하도록 지원하는 단계(S431)를 더 포함한다.
일 실시예에서는, 상기 토큰 분배 정보가 무효이면, 상기 투표 지원 서버가, 상기 토큰 분배 정보가 무효임을 나타내는 분배 실패 응답 메시지를 상기 투표 토큰 분배 서버 및 상기 모든 투표자의 단말 중 적어도 하나에 전달하거나 상기 타 장치로 하여금 전달하도록 지원할 수 있다(S429).
본 발명에 따라 투표 토큰을 분배하는 방법은, 상기 단계(S431) 후에, 상기 토큰 분배 트랜잭션이 기록되면, 상기 투표 지원 서버가, 상기 토큰 분배 트랜잭션이 상기 제1 블록체인 데이터베이스에 기록된 위치 정보인 트랜잭션 위치 식별자 PrivTxidA를 포함하는 분배 완료 메시지를 상기 투표 토큰 분배 서버 및 상기 모든 투표자의 단말에 전송하거나 상기 타 장치로 하여금 전송하도록 지원하는 단계{S436a 내지 S436c; S436(미도시)}를 더 포함할 수 있다.
지금까지 설명한 방법이 본 발명의 제1 실시예에 따라 투표 토큰을 분배하는 방법인바, 하기에서는 본 발명의 제2 실시예에 따라 투표 토큰을 분배하는 방법에서 추가로 실시되는 단계(즉, 앵커링 단계)를 더 설명하기로 한다.
다시 도 4를 참조하면, 본 발명에 따라 투표 토큰을 분배하는 방법은, 소정의 조건이 만족되면, 상기 투표 지원 서버가, 상기 제1 블록체인 데이터베이스로 하여금 상기 토큰 분배 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값인 특정 해시값과 매칭되는 적어도 하나의 이웃 해시값을 함께 해시 연산함으로써 생성되는 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값을 제2 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 상기 타 장치로 하여금 기록하도록 지원하고, 상기 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값이 상기 제2 블록체인 데이터베이스에 기록된 위치 정보인 토큰 분배 트랜잭션 ID를 획득하는 단계(S432 내지 S435)를 더 포함하는바, 이는 앞서 설명했던 바와 마찬가지이다. 즉, 특정 해시값으로부터 대표 해시값을 생성하여 제2 블록체인 데이터베이스에 기록하는 과정은 전술한 바와 같으므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
하기에서는, 본 발명에 따라 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위하여 투표자의 단말인 투표자 단말로 하여금 투표 토큰을 비밀(secret) 토큰으로 변환하도록 지원하는 방법을 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위하여 투표자의 단말인 투표자 단말로 하여금 투표 토큰을 비밀(secret) 토큰으로 변환하도록 지원하는 방법을 개략적으로 도시한 시퀀스 다이어그램이다. 도 5를 참조하면, 투표 토큰을 비밀 토큰으로 변환하도록 지원하는 방법은, (a) 토큰 분배 트랜잭션의 유효성이 검증되어, 상기 토큰 분배 트랜잭션이 기록된 상태에서, 상기 투표자의 가상 화폐 주소에 있는 소정 개수의 상기 투표 토큰을 상기 비밀 토큰으로 변환하는 토큰 변환 트랜잭션이 획득(S510)되면, 투표 지원 서버가, 상기 토큰 변환 트랜잭션의 유효성을 검증하거나 상기 투표 지원 서버에 연동되는 타 장치로 하여금 검증하도록 지원하는 단계(S520; S530)를 포함한다.
여기에서 “토큰 변환 트랜잭션”이란, 개별 사용자가 앞서 설명한 ZKP(zero knowledge proof) 알고리즘을 이용하여 투표 토큰을 변환하여 그 투표 토큰으로부터 비밀 토큰을 생성하는 트랜잭션을 지칭한다. 즉, 상기 투표 토큰의 상기 비밀 토큰으로의 변환은 ZKP 알고리즘에 의하여 수행된다.
일 실시예에서, 상기 토큰 변환 트랜잭션은, 상기 투표자의 공개키를 포함하고, 상기 토큰 변환 트랜잭션에 포함된 적어도 하나의 정보를 상기 투표자의 개인키로 서명한 결과값인 토큰 변환 서명값을 더 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 상기 단계(S520; S530)는, 상기 토큰 변환 서명값 및 상기 투표자의 공개키를 이용하여, 상기 토큰 변환 트랜잭션의 유효성이 검증되는 것을 특징으로 할 수 있는바, 이와 같은 서명값의 유효성 검증은 전술한 바와 같으므로 반복되는 설명은 생략하도록 한다.
다시, 도 5를 참조하면, 본 발명에 따라 투표 토큰을 비밀 토큰으로 변환하도록 지원하는 방법은, 상기 토큰 변환 트랜잭션이 유효하면, 상기 투표 지원 서버가, 상기 토큰 변환 트랜잭션 또는 이를 가공한 값을 제1 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 상기 타 장치로 하여금 기록하도록 지원하는 단계 (S531)를 더 포함한다.
본 발명에 따라 투표 토큰을 비밀 토큰으로 변환하도록 지원하는 방법은, 상기 단계(S531) 후에, 상기 토큰 변환 트랜잭션이 기록되면, 상기 투표 지원 서버가, 상기 토큰 변환 트랜잭션이 상기 제1 블록체인 데이터베이스에 기록된 위치 정보인 트랜잭션 위치 식별자 PrivTxidA를 포함하는 변환 완료 메시지를 상기 투표자 단말에 전송하거나 상기 타 장치로 하여금 전송하도록 지원하는 단계(S536)를 더 포함할 수 있다.
지금까지 설명한 방법이 본 발명의 제1 실시예에 따라 투표 토큰을 비밀 토큰으로 변환하도록 지원하는 방법인바, 하기에서는 본 발명의 제2 실시예에 따라 투표 토큰을 비밀 토큰으로 변환하도록 지원하는 방법에서 추가로 실시되는 단계(즉, 앵커링 단계)를 더 설명하기로 한다.
다시 도 5를 참조하면, 본 발명에 따라 투표 토큰을 비밀 토큰으로 변환하도록 지원하는 방법은, 소정의 조건이 만족되면, 상기 투표 지원 서버가, 상기 토큰 변환 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값인 특정 해시값과 매칭되는 적어도 하나의 이웃 해시값을 함께 해시 연산함으로써 생성되는 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값을 제2 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 상기 타 장치로 하여금 기록하도록 지원하고, 상기 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값이 상기 제2 블록체인 데이터베이스에 기록된 위치 정보인 토큰 변환 트랜잭션 ID를 획득하는 단계(S532 내지 S535)를 더 포함하는바, 이는 앞서 설명했던 바와 마찬가지이므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
다음으로, 본 발명에 따라 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위하여 투표자의 단말인 투표자 단말로 하여금 비밀 투표를 할 수 있도록 지원하는 방법을 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위하여 투표자의 단말인 투표자 단말로 하여금 비밀 투표를 할 수 있도록 지원하는 방법을 개략적으로 도시한 시퀀스 다이어그램이다. 도 6을 참조하면, 비밀 투표 지원 방법은, 토큰 변환 트랜잭션의 유효성이 검증되어, 상기 토큰 변환 트랜잭션이 기록된 상태에서, 상기 투표자의 비밀 토큰을 후보자들 중 하나의 가상 화폐 주소로 전송하는 비밀 투표 트랜잭션이 획득(S610)되면, 투표 지원 서버가, 상기 비밀 투표 트랜잭션의 유효성을 검증하거나 상기 투표 지원 서버에 연동되는 타 장치로 하여금 검증하도록 지원(S620)하는 단계(S610; S620)를 포함한다.
여기에서 “비밀 투표 트랜잭션”이란, 변환되어 생성된 비밀 토큰을 개별 사용자가 원하는 후보자의 가상 화폐 주소로 전송하는 트랜잭션인바, 이에 의하여 후보자의 가상 화폐 주소에는 득표수에 해당하는 비밀 토큰이 모이게 된다. 이와 같은 비밀 투표 트랜잭션의 유효성은 ZKP(zero knowledge proof) 알고리즘에 의하여 검증될 수 있다.
계속해서 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 비밀 투표 지원 방법은, 상기 비밀 투표 트랜잭션이 유효하면, 상기 투표 지원 서버가, 상기 비밀 투표 트랜잭션 또는 이를 가공한 값을 제1 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 상기 타 장치로 하여금 기록하도록 지원하는 단계(S621)를 더 포함한다.
본 발명에 따른 비밀 투표 지원 방법은, 상기 단계(S621) 후에, 상기 비밀 투표 트랜잭션이 기록되면, 상기 투표 지원 서버가, 상기 비밀 투표 트랜잭션이 상기 제1 블록체인 데이터베이스에 기록된 위치 정보인 트랜잭션 위치 식별자 PrivTxidA를 포함하는 투표 완료 메시지를 상기 투표자 단말에 전송하거나 상기 타 장치로 하여금 전송하도록 지원하는 단계{S626a, S626b; S626(미도시)}를 더 포함할 수 있다.
지금까지 설명한 방법이 본 발명의 제1 실시예에 따라 비밀 투표를 할 수 있도록 지원하는 방법인바, 하기에서는 본 발명의 제2 실시예에 따라 비밀 투표를 할 수 있도록 지원하는 방법에서 추가로 실시되는 단계(즉, 앵커링 단계)를 더 설명하기로 한다.
다시 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 비밀 투표 지원 방법은, 소정의 조건이 만족되면, 상기 투표 지원 서버가, 상기 비밀 투표 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값인 특정 해시값과 매칭되는 적어도 하나의 이웃 해시값을 함께 해시 연산함으로써 생성되는 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값을 제2 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 상기 타 장치로 하여금 기록하도록 지원하고, 상기 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값이 상기 제2 블록체인 데이터베이스에 기록된 위치 정보인 비밀 투표 트랜잭션 ID를 획득하는 단계(S622 내지 S625)를 더 포함하는바, 이는 앞서 설명했던 바와 마찬가지이므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
마지막으로, 본 발명에 따라 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위하여 득표수를 산출하는 방법을 설명한다.
본 발명에 따라 득표수를 산출하는 방법을 개략적으로 설명하자면 다음과 같다.
투표 절차가 종료되면, 투표 코인 발행 서버는, 개별 후보자의 가상 화폐 주소에 모여 있는 비밀 토큰의 개수를 이용하여 개별 후보자의 득표수를 알 수 있다. 즉, “총 투표 코인 개수 ≥ 총 투표 토큰 개수 ≥ 개별 후보자 각각의 가상 화폐 주소로 전송된 비밀 토큰의 개수 총합”이라는 부등식이 성립한다.
마찬가지로, 투표 절차가 종료되면, 투표 토큰 분배 서버 또한, 후보자의 가상 화폐 주소에 모여 있는 비밀 토큰의 개수를 이용하여 득표수를 알 수 있다. 즉, “총 투표 토큰 개수 ≥ 개별 후보자 각각의 가상 화폐 주소로 전송된 비밀 토큰의 개수의 총합”이라는 부등식이 성립한다.
구체적으로 설명하자면, 본 발명에 따라 득표수를 산출하는 방법은, 투표 코인 발행 서버 및 투표 토큰 분배 서버 중 적어도 하나의 서버가, 제1 블록체인 데이터베이스를 참조로 하여 개별 후보자 각각에 대하여 상기 개별 후보자 각각의 가상 화폐 주소로 전송된 비밀 토큰의 개수를 계수하고 상기 개별 후보자 각각의 가상 화폐 주소로 전송된 비밀 토큰의 개수를 합산한 기 사용 비밀 토큰 개수를 산출하는 단계(S710; 미도시)를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 단계(S710)는, 상기 투표 코인 발행 서버 및 투표 토큰 분배 서버 모두가 상기 기 사용 비밀 토큰 개수를 산출하고, 상기 투표 코인 발행 서버에 의하여 산출된 상기 기 사용 비밀 토큰 개수와 상기 투표 토큰 분배 서버에 의하여 산출된 상기 기 사용 비밀 토큰 개수가 상이하면, 상기 적어도 하나의 서버가, 상기 득표수의 산출에 오류가 있음을 나타내는 득표수 산출 오류 메시지를 전달하거나 전달하도록 지원할 수 있다. 이는 투표 코인 발행 서버와 투표 토큰 분배 서버 둘 모두로 하여금 동일한 계수를 수행하도록 하고 그 결과로 얻은 값이 동일한지 상호 비교하는 것에 해당한다.
다음으로, 본 발명에 따라 득표수를 산출하는 방법은, 상기 기 사용 비밀 토큰 개수가 산출되면, 상기 적어도 하나의 서버가, (i) 사용자 등록 트랜잭션 또는 코인 발행 트랜잭션의 계수에 의하여 산출되는 모든 투표 코인의 개수인 총 투표 코인 개수, (ii) 토큰 분배 트랜잭션의 계수에 의하여 산출되는 모든 투표 토큰의 개수인 총 투표 토큰 개수 중 적어도 하나, 및 (iii) 상기 기 사용 비밀 토큰 개수 중 적어도 2개를 상호 비교함으로써 상기 득표수를 검증하는 단계 (S720; 미도시)를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 단계(S720)는, 상기 총 투표 코인 개수 또는 상기 총 투표 토큰 개수보다 상기 기 사용 비밀 토큰 개수가 많거나, 상기 총 투표 코인 개수보다 상기 총 투표 토큰 개수가 많으면, 상기 적어도 하나의 서버가, 상기 득표수의 산출에 오류가 있음을 나타내는 득표수 산출 오류 메시지를 전달하거나 전달하도록 지원할 수 있다.
구체적으로 설명하자면, 최초 발행된 총 투표 코인보다 분배된 투표 토큰 개수가 많으면, 본 발명에 따른 비밀 전자 투표의 절차에 부정한 조작이 있었음을 알 수 있는 것인바, 이를 방지할 필요가 있는 것이다. 또한, 분배된 투표 토큰 개수보다 이미 사용된 기 사용 비밀 토큰 개수가 많다는 것은 어느 비밀 토큰은 부정하게 생성되었음을 의미하는바, 이를 방지할 필요도 있다. 요컨대, 상기 단계(S720)에 의하여 각각의 후보자의 득표수에 신뢰성이 있는지를 검증할 수 있다.
또한, 제1 블록체인 데이터베이스와 제2 블록체인 데이터베이스를 모두 이용하는 본 발명의 제2 실시예에서는, 본 발명에 따라 득표수를 산출하는 방법은, 상기 제1 블록체인 데이터베이스에 기록된 적어도 하나의 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해쉬값과 매칭되는 적어도 하나의 상기 이웃 해쉬값을 함께 해쉬 연산함으로써 생성되는 제1 대표 해쉬값 또는 상기 제1 대표 해쉬값을 가공한 값을 이에 대응되는 상기 제2 블록체인 데이터베이스에 기록된 제2 대표 해쉬값 또는 상기 제2 대표 해쉬값을 가공한 값과 일치하는지를 검증함으로써 상기 제1 블록체인 데이터베이스에 기록된 정보와 상기 제2 블록체인 데이터베이스에 기록된 정보를 비교하여 기록의 무결성을 검증하는 단계(미도시)를 더 포함할 수도 있을 것이다.
지금까지 설명된 투표자 및 후보자의 등록, 투표 코인의 발행, 투표 토큰의 분배, 투표 토큰의 비밀 토큰으로의 변환, 비밀 투표의 지원, 득표수의 산출에 관한 내용을 요약하면 다음과 같다.
본 발명을 실시하는 데에 관련되는 모든 엔티티들은 암호학적으로 유효한 공개키 기반 암호화 방식을 이용한다.
우선, 투표 코인 발행 서버에 사용자(투표자 및 후보자)의 등록이 이루어진다. 그 후, 투표 코인 발행 서버는 소정량의 투표 코인을 발행하여 이를 투표 토큰 분배 서버의 가상 화폐 주소로 전송한다. 투표 코인의 발행은 투표 코인 발행 서버를 운용하는 관리자측의 고유 권한이며, 투표 코인 발행 서버의 서명값이 없는 코인 발행 요청 정보는 무효이다.
그 다음, 상기 투표 토큰 분배 서버는 그 소정량의 투표 코인 중 일부를 투표 토큰으로서 개별 사용자에게 분배하는바, 즉, 개별 사용자의 가상 화폐 주소로 전송한다. 이 투표 토큰의 분배는 투표 토큰 분배 서버의 고유 권한이며, 투표 토큰 분배 서버의 서명값이 없는 변환은 무효이다.
개별 사용자는 자신의 사용자 단말을 통하여 전송 받은 상기 투표 토큰을 비밀 토큰으로 변환하는바, 이는 ZKP 알고리즘에 의하여 수행된다. 이때, ZKP 알고리즘을 이용하므로 투표 토큰과 비밀 토큰 사이의 상관 관계(correlation)를 찾는 것이 수학적으로 불가능하다. 즉, 개별 사용자들이 전송 받은 투표 토큰과 비밀 토큰 사이의 대응 관계는 외부에 노출되지 않는다. 이 비밀 토큰으로의 변환은 투표자인 사용자의 고유 권한으로서 투표자의 서명값이 없는 변환은 무효이다.
또한, 특별한 사정이 없는 한, 통상적으로 동일 투표자가 다수의 투표를 하는 것은 불가능하도록 정할 수 있다.
비밀 토큰으로 한번 변환되면, 개별 사용자들이 그 비밀 토큰을 개별 후보자의 가상 화폐 주소로 전송할 수 있으나(비밀 투표 트랜잭션), 그 비밀 투표 트랜잭션과 비밀 토큰 사이의 상관 관계를 찾는 것도 수학적으로 불가능하므로, 누구로부터 온 비밀 토큰인지를 알 수 없게 되어 투표의 비밀성이 보장되는 효과가 있다.
전술한 본 발명의 모든 실시예들에 걸쳐, 보안성과 비밀성이 강하면서도 저비용으로 비밀 전자 투표를 실시할 수 있으며, 무단 복제 또는 위변작이 불가능하도록 하여 투표 결과의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
상기 실시예들로서 여기에서 설명된 기술의 이점은, 공개키, 해시값 등의 투표 관련 정보의 위변작이 사실상 불가능하게 됨으로써 투표 시스템의 신뢰성이 보장되고, 투표 관련 트랜잭션 정보 - 투표 코인의 발행, 투표 토큰의 분배, 투표 토큰의 비밀 토큰으로의 변환, 이를 이용한 비밀 투표 등의 정보 - 를 데이터베이스에 기록함에 있어서 모든 관련 정보를 블록체인에 올리는 대신에 이를 이용하여 머클 트리를 구성하여 상기 구성된 머클 트리의 루트값만을 블록체인에 등록함으로써 서비스의 속도를 향상시키고 트랜잭션 비용을 절감할 수 있게 된다는 점이다.
위 실시예의 설명에 기초하여 통상의 기술자는, 본 발명이 소프트웨어 및 하드웨어의 결합을 통하여 달성되거나 하드웨어만으로 달성될 수 있다는 점을 명확하게 이해할 수 있다. 본 발명의 기술적 해법의 대상물 또는 선행 기술들에 기여하는 부분들은 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 자료 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 통상의 기술자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다. 상기 하드웨어 장치는, 프로그램 명령어를 저장하기 위한 ROM/RAM 등과 같은 메모리와 결합되고 상기 메모리에 저장된 명령어들을 실행하도록 구성되는 CPU나 GPU와 같은 프로세서를 포함할 수 있으며, 외부 장치와 신호를 주고 받을 수 있는 통신부를 포함할 수 있다. 덧붙여, 상기 하드웨어 장치는 개발자들에 의하여 작성된 명령어들을 전달받기 위한 키보드, 마우스, 기타 외부 입력장치를 포함할 수 있다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 컴퓨팅 장치
110: 통신부
120: 프로세서

Claims (47)

  1. 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위하여 투표자 및 후보자를 등록하는 방법에 있어서,
    (a) 투표자 또는 후보자인 사용자가 인증되면, 투표 코인 발행 서버가, 상기 사용자의 공개키를 포함하는 사용자 등록 트랜잭션 또는 이를 가공한 값을 제1 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 상기 투표 코인 발행 서버에 연동되는 타 장치로 하여금 기록하도록 지원하는 단계;
    (b) 소정의 조건이 만족되면, 상기 투표 코인 발행 서버가, 상기 제1 블록체인 데이터베이스로 하여금 사용자 등록 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값인 특정 해시값과 매칭되는 적어도 하나의 이웃 해시값 - 상기 이웃 해시값은, (i) 특정 사용자 등록 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (ii) 특정 코인 발행 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (iii) 특정 토큰 분배 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (iv) 특정 토큰 변환 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값 및 (v) 특정 비밀 투표 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값 중 어느 하나임 - 을 함께 해시 연산함으로써 생성되는 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값을 제2 블록체인 데이터베이스에 기록하도록 지원하고, 상기 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값이 상기 제2 블록체인 데이터베이스에 기록된 위치 정보인 사용자 등록 트랜잭션 ID를 획득하는 단계; 및
    (c) 상기 사용자 등록 트랜잭션이 모든 상기 투표자 및 후보자에 대하여 상기 제1 블록체인 데이터베이스 및 상기 제2 블록체인 데이터베이스 중 적어도 하나에 등록되면, 상기 투표 코인 발행 서버가, 코인 발행 트랜잭션을 투표 지원 서버로 전송하여 상기 투표 지원 서버로 하여금 상기 코인 발행 트랜잭션에 대응되는 정보에 따라 투표 토큰 분배 서버의 가상 화폐 주소로 소정 개수의 투표 코인을 나타내는 가상 화폐를 전송하도록 지원하는 단계
    를 더 포함하되,
    상기 코인 발행 트랜잭션은,
    (i) 상기 투표 코인 발행 서버의 공개키 및 (ii) 투표 토큰 분배 서버를 식별하기 위한 투표 토큰 분배 서버 식별자를 포함하고, 상기 코인 발행 트랜잭션에 포함된 적어도 하나의 정보를 상기 투표 코인 발행 서버의 개인키로 서명한 결과값인 발행 요청 서명값을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    (a1) 상기 사용자의 단말인 사용자 단말로부터 상기 사용자의 공개키를 포함하는 등록 요청 정보가 획득되면, 상기 투표 코인 발행 서버가, 상기 사용자 단말에 랜덤 넌스(random nonce)를 전송하거나 상기 타 장치로 하여금 전송하도록 지원하는 단계;
    (a2) 상기 랜덤 넌스를 상기 사용자의 개인키로 서명한 결과값인 랜덤 넌스 서명값이 획득되면, 상기 투표 코인 발행 서버가, 상기 랜덤 넌스 서명값의 유효성을 검증하거나 상기 타 장치로 하여금 검증하도록 지원하는 단계; 및
    (a3) 상기 랜덤 넌스 서명값이 유효하면, 상기 투표 코인 발행 서버가, 상기 사용자가 인증된 것으로 판정하는 단계
    를 포함하되,
    상기 사용자 등록 트랜잭션은,
    (i) 상기 랜덤 넌스, (ii) 상기 랜덤 넌스 서명값 및 (iii) 상기 사용자의 공개키를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 (a1) 단계는,
    (a1-1) 상기 등록 요청 정보가 획득되면, 상기 투표 코인 발행 서버가, 상기 사용자가 유효한 투표자 또는 후보자인지를 판정하거나 상기 타 장치로 하여금 판정하도록 지원하는 단계; 및
    (a1-2) 상기 사용자가 유효한 투표자 또는 후보자라고 판정되면, 상기 투표 코인 발행 서버가, 상기 사용자에 랜덤 넌스(random nonce)를 전송하거나 상기 투표 코인 발행 서버에 연동되는 타 장치로 하여금 전송하도록 지원하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 (a1-1) 단계는,
    상기 투표 코인 발행 서버가, 상기 등록 요청 정보에 포함된 PKI(public key infrastructure) 기반 인증서를 이용하여 상기 사용자의 유효성을 판정하거나 상기 타 장치로 하여금 판정하도록 지원하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계 후에,
    (b0) 상기 사용자 등록 트랜잭션이 기록되면, 상기 투표 코인 발행 서버가, 상기 사용자 등록 트랜잭션이 상기 제1 블록체인 데이터베이스에 기록된 위치 정보인 트랜잭션 위치 식별자 PrivTxidA를 포함하는 등록 완료 메시지를 상기 사용자에 전송하거나 상기 타 장치로 하여금 전송하도록 지원하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    (a1’) 상기 사용자의 단말인 사용자 단말로부터 타임스탬프(timestamp)를 상기 사용자의 개인키로 서명한 결과값인 타임스탬프 서명값을 포함하는 등록 요청 정보 및 상기 사용자의 공개키가 획득되면, 상기 투표 코인 발행 서버가, 상기 타임스탬프 서명값의 유효성을 검증하거나 상기 타 장치로 하여금 검증하도록 지원하는 단계; 및
    (a2’) 상기 타임스탬프 서명값이 유효하면, 상기 투표 코인 발행 서버가, 상기 사용자가 인증된 것으로 판정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 소정의 조건은,
    (i) 소정의 개수만큼의 상기 특정 해시값 및 상기 이웃 해시값이 획득되거나 생성되는 조건, (ii) 소정 시간이 경과하는 조건, (iii) 블록체인에 블록이 생성되는 조건, 및 (iv) 서비스 특성에 대한 조건 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서,
    상기 투표 코인 발행 서버는, 상기 특정 해시값이 리프 노드에 할당된 머클 트리(merkle tree)를 생성하거나 상기 타 장치로 하여금 생성하도록 지원하고,
    상기 소정의 조건이 만족되면, 상기 특정 해시값과 매칭되는 적어도 하나의 다른 리프 노드에 할당된 해시값을 함께 해시 연산하여 생성되는 상기 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값을 획득하고, 상기 획득된 값을 상기 제2 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 상기 타 장치로 하여금 기록하도록 지원하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 머클 트리가 체인 형태로 연결된 적어도 하나의 머클 트리 중 첫 번째 머클 트리인 경우, 상기 머클 트리의 첫 번째 리프 노드에는 텍스트, 숫자 또는 기호로 이루어진 소정의 메시지 데이터의 해시값 또는 이를 가공한 값이 할당되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 소정의 조건이 만족되면,
    (x1) 상기 투표 코인 발행 서버는, (i) 상기 특정 해시값과 (ii) 상기 특정 해시값이 할당된 노드의 형제 노드에 할당된 해시값을 함께 해시 연산하거나 해시 연산하도록 지원하고, 상기 연산의 결과인 연산값에 대한 해시값을 상기 노드의 부모 노드에 할당하거나 할당하도록 지원하며,
    (x2) 상기 부모 노드가 상기 머클 트리의 루트 노드이면, 상기 부모 노드에 할당된 해시값을 상기 대표 해시값으로서 상기 제2 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 기록하도록 지원하고,
    (x3) 상기 부모 노드가 상기 머클 트리의 루트 노드가 아니면, 상기 부모 노드에 할당된 해시값을 상기 특정 해시값으로 하여 상기 (x1) 내지 (x3)을 반복하여 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 (x1)에서,
    상기 소정의 조건이 만족되었음에도 상기 특정 해시값이 할당된 노드의 형제 노드에 해시값이 할당되어 있지 않은 경우, 상기 투표 코인 발행 서버는, 상기 형제 노드에 소정의 해시값을 할당하거나 상기 타 장치로 하여금 할당하도록 지원하여 상기 (x1) 내지 (x3)을 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 투표 코인 발행 서버가 상기 특정 해시값과 상기 적어도 하나의 이웃 해시값을 소정의 제1 데이터 구조로 저장하고, 이후 상기 제1 데이터 구조와 동일한 형태의 제2 데이터 구조를 저장하여 관리하는 경우, 상기 제1 데이터 구조와 상기 제2 데이터 구조는 체인 형태로 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위하여 투표 코인을 발행하는 방법에 있어서,
    (a) 투표자 또는 후보자인 사용자의 단말인 사용자 단말로부터 상기 사용자의 공개키를 포함하는 등록 요청 정보가 획득되며, 랜덤 넌스(random nonce)를 상기 사용자의 개인키로 서명한 결과값인 랜덤 넌스 서명값이 획득되고, 상기 랜덤 넌스 서명값의 유효성이 검증되어, (i) 상기 랜덤 넌스, (ii) 상기 랜덤 넌스 서명값 및 (iii) 상기 사용자의 공개키를 포함하는 사용자 등록 트랜잭션 또는 이를 가공한 값이 모든 상기 투표자 및 후보자에 대하여 기록된 상태에서, 코인 발행 요청 정보가 획득되면, 투표 지원 서버가, 상기 코인 발행 요청 정보의 유효성을 검증하거나 상기 투표 지원 서버에 연동되는 타 장치로 하여금 검증하도록 지원하는 단계;
    (b) 상기 코인 발행 요청 정보가 유효하면, 상기 투표 지원 서버가, 상기 코인 발행 요청 정보에 따라 투표 토큰 분배 서버의 가상 화폐 주소로 소정 개수의 투표 코인을 나타내는 가상 화폐를 전송하는 코인 발행 트랜잭션을 생성하거나 상기 타 장치로 하여금 생성하도록 지원하고, 생성된 상기 코인 발행 트랜잭션 또는 이를 가공한 값을 제1 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 상기 타 장치로 하여금 기록하도록 지원하는 단계; 및
    (c) 소정의 조건이 만족되면, 상기 투표 지원 서버가, 상기 코인 발행 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값인 특정 해시값과 매칭되는 적어도 하나의 이웃 해시값 - 상기 이웃 해시값은, (i) 특정 사용자 등록 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (ii) 특정 코인 발행 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (iii) 특정 토큰 분배 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (iv) 특정 토큰 변환 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값 및 (v) 특정 비밀 투표 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값 중 어느 하나임 - 을 함께 해시 연산함으로써 생성되는 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값을 제2 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 상기 타 장치로 하여금 기록하도록 지원하고, 상기 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값이 상기 제2 블록체인 데이터베이스에 기록된 위치 정보인 코인 발행 트랜잭션 ID를 획득하는 단계를 포함하되,
    상기 (a) 단계에서, 상기 투표 지원 서버는, 투표 코인 발행 서버로부터 상기 코인 발행 요청 정보를 전달받고,
    상기 (b) 단계에서, 상기 코인 발행 요청 정보에 따라 상기 투표 토큰 분배 서버의 가상 화폐 주소로 소정 개수의 투표 코인을 나타내는 가상 화폐를 전송하는 상기 코인 발행 트랜잭션을 생성하면, 상기 투표 지원 서버는, 토큰 분배 정보에 따라 상기 투표 토큰 분배 서버의 가상 화폐 주소로부터 모든 투표자들 각각의 가상 화폐 주소로 투표 코인 중 일부인 소정 개수의 투표 토큰을 나타내는 가상 화폐를 전송하는 토큰 분배 트랜잭션을 생성하고,
    상기 코인 발행 요청 정보는,
    (i) 투표 코인 발행 서버의 공개키 및 (ii) 투표 토큰 분배 서버를 식별하기 위한 투표 토큰 분배 서버 식별자를 포함하고, 상기 코인 발행 요청 정보에 포함된 항목 중 적어도 하나를 상기 투표 코인 발행 서버의 개인키로 서명한 결과값인 발행 요청 서명값을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 삭제
  16. 제14항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서,
    상기 코인 발행 요청 정보에 포함된 상기 투표 코인 발행 서버의 공개키가 미리 정해진 상기 투표 코인 발행 서버의 검증용 공개키와 비교됨으로써 상기 코인 발행 요청 정보의 유효성이 검증되되,
    상기 투표 코인 발행 서버의 공개키가 상기 검증용 공개키와 상이하면, 상기 코인 발행 요청 정보가 무효인 것으로 검증되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 (b) 단계 후에,
    (c0) 상기 코인 발행 트랜잭션이 기록되면, 상기 투표 지원 서버가, 상기 코인 발행 트랜잭션이 상기 제1 블록체인 데이터베이스에 기록된 위치 정보인 트랜잭션 위치 식별자 PrivTxidA를 포함하는 발행 완료 메시지를 상기 사용자에 전송하거나 상기 타 장치로 하여금 전송하도록 지원하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 (c0) 단계는,
    상기 투표 지원 서버는,
    상기 발행 완료 메시지를 투표 코인 발행 서버에 전송하거나 상기 타 장치로 하여금 전송하도록 지원함으로써 상기 투표 코인 발행 서버가 상기 투표 코인의 발행이 완료되었음을 상기 투표 토큰 분배 서버에 알리도록 지원하거나,
    상기 투표 토큰 분배 서버에 상기 투표 코인의 발행이 완료되었음을 알리는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위하여 투표 토큰을 분배하는 방법에 있어서,
    (a) 코인 발행 트랜잭션의 유효성이 검증되어, 상기 코인 발행 트랜잭션이 기록된 상태에서, 투표 토큰 분배 서버로부터 토큰 분배 정보가 획득되면, 투표 지원 서버가, 상기 토큰 분배 정보의 유효성을 검증하거나 상기 투표 토큰 분배 서버에 연동되는 타 장치로 하여금 검증하도록 지원하는 단계;
    (b) 상기 토큰 분배 정보가 유효하면, 상기 투표 지원 서버가, 상기 토큰 분배 정보에 따라 상기 투표 토큰 분배 서버의 가상 화폐 주소로부터 모든 투표자들 각각의 가상 화폐 주소로 투표 코인 중 일부인 소정 개수의 투표 토큰을 나타내는 가상 화폐를 전송하는 토큰 분배 트랜잭션을 생성하거나 상기 타 장치로 하여금 생성하도록 지원하고, 생성된 상기 토큰 분배 트랜잭션 또는 이를 가공한 값을 제1 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 상기 타 장치로 하여금 기록하도록 지원하는 단계; 및
    (c) 소정의 조건이 만족되면, 상기 투표 지원 서버가, 상기 제1 블록체인 데이터베이스로 하여금 상기 토큰 분배 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값인 특정 해시값과 매칭되는 적어도 하나의 이웃 해시값 - 상기 이웃 해시값은, (i) 특정 사용자 등록 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (ii) 특정 코인 발행 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (iii) 특정 토큰 분배 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (iv) 특정 토큰 변환 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값 및 (v) 특정 비밀 투표 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값 중 어느 하나임 - 을 함께 해시 연산함으로써 생성되는 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값을 제2 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 상기 타 장치로 하여금 기록하도록 지원하고, 상기 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값이 상기 제2 블록체인 데이터베이스에 기록된 위치 정보인 토큰 분배 트랜잭션 ID를 획득하는 단계를 포함하되,
    상기 (b) 단계에서, 상기 토큰 분배 정보에 따라 상기 투표 토큰 분배 서버의 가상 화폐 주소로부터 모든 투표자들 각각의 가상 화폐 주소로 투표 코인 중 일부인 소정 개수의 투표 토큰을 나타내는 가상 화폐를 전송하는 상기 토큰 분배 트랜잭션이 생성되고 기록되면, 상기 투표 지원 서버는, 상기 투표자의 가상 화폐 주소에 있는 소정 개수의 투표 토큰을 비밀 토큰으로 변환하는 토큰 변환 트랜잭션을 획득하고,
    상기 토큰 분배 정보는,
    (i) 상기 투표 토큰 분배 서버의 공개키 및 (ii) 모든 투표자들을 식별하기 위한 투표자 식별자들을 포함하고, 상기 토큰 분배 정보에 포함된 적어도 하나의 정보를 상기 투표 토큰 분배 서버의 개인키로 서명한 결과값인 분배 요청 서명값을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 삭제
  21. 제19항에 있어서,
    상기 (b) 단계 후에,
    (c0) 상기 토큰 분배 트랜잭션이 기록되면, 상기 투표 지원 서버가, 상기 토큰 분배 트랜잭션이 상기 제1 블록체인 데이터베이스에 기록된 위치 정보인 트랜잭션 위치 식별자 PrivTxidA를 포함하는 분배 완료 메시지를 상기 투표 토큰 분배 서버 및 상기 모든 투표자의 단말에 전송하거나 상기 타 장치로 하여금 전송하도록 지원하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위하여 투표자의 단말인 투표자 단말로 하여금 투표 토큰을 비밀(secret) 토큰으로 변환하도록 지원하는 방법에 있어서,
    (a) 토큰 분배 트랜잭션의 유효성이 검증되어, 상기 토큰 분배 트랜잭션이 기록된 상태에서, 상기 투표자의 가상 화폐 주소에 있는 소정 개수의 상기 투표 토큰을 상기 비밀 토큰으로 변환하는 토큰 변환 트랜잭션이 획득되면, 투표 지원 서버가, 상기 토큰 변환 트랜잭션의 유효성을 검증하거나 상기 투표 지원 서버에 연동되는 타 장치로 하여금 검증하도록 지원하는 단계;
    (b) 상기 토큰 변환 트랜잭션이 유효하면, 상기 투표 지원 서버가, 상기 토큰 변환 트랜잭션 또는 이를 가공한 값을 제1 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 상기 타 장치로 하여금 기록하도록 지원하는 단계; 및
    (c) 소정의 조건이 만족되면, 상기 투표 지원 서버가, 상기 토큰 변환 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값인 특정 해시값과 매칭되는 적어도 하나의 이웃 해시값 - 상기 이웃 해시값은, (i) 특정 사용자 등록 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (ii) 특정 코인 발행 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (iii) 특정 토큰 분배 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (iv) 특정 토큰 변환 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값 및 (v) 특정 비밀 투표 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값 중 어느 하나임 - 을 함께 해시 연산함으로써 생성되는 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값을 제2 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 상기 타 장치로 하여금 기록하도록 지원하고, 상기 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값이 상기 제2 블록체인 데이터베이스에 기록된 위치 정보인 토큰 변환 트랜잭션 ID를 획득하는 단계를 포함하되,
    상기 (b) 단계에서, 상기 토큰 변환 트랜잭션 또는 이를 가공한 값이 기록되면, 상기 투표 지원 서버는, 상기 투표자의 비밀 토큰을 후보자들 중 하나의 가상 화폐 주소로 전송하는 비밀 투표 트랜잭션을 획득하는 것을 특징으로 하고,
    상기 토큰 변환 트랜잭션은,
    상기 투표자의 공개키를 포함하고, 상기 토큰 변환 트랜잭션에 포함된 적어도 하나의 정보를 상기 투표자의 개인키로 서명한 결과값인 토큰 변환 서명값을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 삭제
  24. 제22항에 있어서,
    상기 (b) 단계 후에,
    (c0) 상기 토큰 변환 트랜잭션이 기록되면, 상기 투표 지원 서버가, 상기 토큰 변환 트랜잭션이 상기 제1 블록체인 데이터베이스에 기록된 위치 정보인 트랜잭션 위치 식별자 PrivTxidA를 포함하는 변환 완료 메시지를 상기 투표자 단말에 전송하거나 상기 타 장치로 하여금 전송하도록 지원하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위하여 투표자의 단말인 투표자 단말로 하여금 비밀 투표를 할 수 있도록 지원하는 방법에 있어서,
    (a) 토큰 변환 트랜잭션의 유효성이 검증되어, 상기 토큰 변환 트랜잭션이 기록된 상태에서, 상기 투표자의 비밀 토큰을 후보자들 중 하나의 가상 화폐 주소로 전송하는 비밀 투표 트랜잭션이 획득되면, 투표 지원 서버가, 상기 비밀 투표 트랜잭션의 유효성을 검증하거나 상기 투표 지원 서버에 연동되는 타 장치로 하여금 검증하도록 지원하는 단계;
    (b) 상기 비밀 투표 트랜잭션이 유효하면, 상기 투표 지원 서버가, 상기 비밀 투표 트랜잭션 또는 이를 가공한 값을 제1 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 상기 타 장치로 하여금 기록하도록 지원하는 단계; 및
    (c) 소정의 조건이 만족되면, 상기 투표 지원 서버가, 상기 비밀 투표 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값인 특정 해시값과 매칭되는 적어도 하나의 이웃 해시값 - 상기 이웃 해시값은, (i) 특정 사용자 등록 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (ii) 특정 코인 발행 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (iii) 특정 토큰 분배 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (iv) 특정 토큰 변환 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값 및 (v) 특정 비밀 투표 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값 중 어느 하나임 - 을 함께 해시 연산함으로써 생성되는 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값을 제2 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 상기 타 장치로 하여금 기록하도록 지원하고, 상기 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값이 상기 제2 블록체인 데이터베이스에 기록된 위치 정보인 비밀 투표 트랜잭션 ID를 획득하는 단계를 포함하되,
    상기 (b) 단계에서, 상기 비밀 투표 트랜잭션 또는 이를 가공한 값이 기록되면, 투표 코인 발행 서버 또는 투표 토큰 분배 서버에 의하여, 개별 후보자 각각의 가상 화폐 주소로 전송된 비밀 토큰의 개수가 계수되고 상기 개별 후보자 각각의 가상 화폐 주소로 전송된 비밀 토큰의 개수를 합산한 기 사용 비밀 토큰 개수가 산출되며,
    상기 비밀 투표 트랜잭션의 유효성은 ZKP 알고리즘에 의하여 검증되는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 (b) 단계 후에,
    (c0) 상기 비밀 투표 트랜잭션이 기록되면, 상기 투표 지원 서버가, 상기 비밀 투표 트랜잭션이 상기 제1 블록체인 데이터베이스에 기록된 위치 정보인 트랜잭션 위치 식별자 PrivTxidA를 포함하는 투표 완료 메시지를 상기 투표자 단말에 전송하거나 상기 타 장치로 하여금 전송하도록 지원하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위하여 득표수를 산출하는 방법에 있어서,
    투표자의 비밀 토큰을 후보자들 중 하나의 가상 화폐 주소로 전송하는 비밀 투표 트랜잭션 또는 이를 가공한 값이 투표 지원 서버에 의해 제1 블록체인 데이터베이스에 기록된 상태에서,
    (a) 투표 코인 발행 서버 및 투표 토큰 분배 서버 중 적어도 하나의 서버가, 상기 제1 블록체인 데이터베이스를 참조로 하여 개별 후보자 각각에 대하여 상기 개별 후보자 각각의 가상 화폐 주소로 전송된 비밀 토큰의 개수를 계수하고 상기 개별 후보자 각각의 가상 화폐 주소로 전송된 비밀 토큰의 개수를 합산한 기 사용 비밀 토큰 개수를 산출하는 단계; 및
    (b) 상기 기 사용 비밀 토큰 개수가 산출되면, 상기 적어도 하나의 서버가, (i) 사용자 등록 트랜잭션 또는 코인 발행 트랜잭션의 계수에 의하여 산출되는 모든 투표 코인의 개수인 총 투표 코인 개수, (ii) 토큰 분배 트랜잭션의 계수에 의하여 산출되는 모든 투표 토큰의 개수인 총 투표 토큰 개수 중 적어도 하나, 및 (iii) 상기 기 사용 비밀 토큰 개수 중 적어도 2개를 상호 비교함으로써 상기 득표수를 검증하는 단계
    를 포함하는 방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    상기 투표 코인 발행 서버 및 투표 토큰 분배 서버 모두가 상기 기 사용 비밀 토큰 개수를 산출하고,
    상기 투표 코인 발행 서버에 의하여 산출된 상기 기 사용 비밀 토큰 개수와 상기 투표 토큰 분배 서버에 의하여 산출된 상기 기 사용 비밀 토큰 개수가 상이하면, 상기 적어도 하나의 서버가, 상기 득표수의 산출에 오류가 있음을 나타내는 득표수 산출 오류 메시지를 전달하거나 전달하도록 지원하는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제27항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    상기 총 투표 코인 개수 또는 상기 총 투표 토큰 개수보다 상기 기 사용 비밀 토큰 개수가 많거나, 상기 총 투표 코인 개수보다 상기 총 투표 토큰 개수가 많으면, 상기 적어도 하나의 서버가, 상기 득표수의 산출에 오류가 있음을 나타내는 득표수 산출 오류 메시지를 전달하거나 전달하도록 지원하는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위하여 투표자 및 후보자를 등록하는 투표 코인 발행 서버에 있어서,
    제1 블록체인 데이터베이스 및 제2 블록체인 데이터베이스와 연동하는 통신부; 및
    투표자 또는 후보자인 사용자가 인증되면, 상기 사용자의 공개키를 포함하는 사용자 등록 트랜잭션 또는 이를 가공한 값을 상기 제1 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 상기 투표 코인 발행 서버에 연동되는 타 장치로 하여금 기록하도록 지원하는 프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는,
    소정의 조건이 만족되면, 상기 제1 블록체인 데이터베이스로 하여금 사용자 등록 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값인 특정 해시값과 매칭되는 적어도 하나의 이웃 해시값 - 상기 이웃 해시값은, (i) 특정 사용자 등록 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (ii) 특정 코인 발행 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (iii) 특정 토큰 분배 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (iv) 특정 토큰 변환 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값 및 (v) 특정 비밀 투표 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값 중 어느 하나임 - 을 함께 해시 연산함으로써 생성되는 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값을 상기 제2 블록체인 데이터베이스에 기록하도록 지원하고, 상기 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값이 상기 제2 블록체인 데이터베이스에 기록된 위치 정보인 사용자 등록 트랜잭션 ID를 획득하고,
    상기 사용자 등록 트랜잭션이 모든 상기 투표자 및 후보자에 대하여 상기 제1 블록체인 데이터베이스 및 상기 제2 블록체인 데이터베이스 중 적어도 하나에 등록되면, 코인 발행 트랜잭션을 투표 지원 서버로 전송하여 상기 투표 지원 서버로 하여금 상기 코인 발행 트랜잭션에 대응되는 정보에 따라 투표 토큰 분배 서버의 가상 화폐 주소로 소정 개수의 투표 코인을 나타내는 가상 화폐를 전송하도록 지원하며,
    상기 코인 발행 트랜잭션은,
    (i) 상기 투표 코인 발행 서버의 공개키 및 (ii) 상기 투표 토큰 분배 서버를 식별하기 위한 투표 토큰 분배 서버 식별자를 포함하고, 상기 코인 발행 트랜잭션에 포함된 적어도 하나의 정보를 상기 투표 코인 발행 서버의 개인키로 서명한 결과값인 발행 요청 서명값을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투표 코인 발행 서버.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 사용자의 단말인 사용자 단말로부터 상기 사용자의 공개키를 포함하는 등록 요청 정보가 획득되면, 상기 사용자 단말에 랜덤 넌스(random nonce)를 전송하거나 상기 타 장치로 하여금 전송하도록 지원하고,
    상기 랜덤 넌스를 상기 사용자의 개인키로 서명한 결과값인 랜덤 넌스 서명값이 획득되면, 상기 랜덤 넌스 서명값의 유효성을 검증하거나 상기 타 장치로 하여금 검증하도록 지원하며,
    상기 랜덤 넌스 서명값이 유효하면, 상기 사용자가 인증된 것으로 판정하는 것을 특징으로 하고,
    상기 사용자 등록 트랜잭션은,
    (i) 상기 랜덤 넌스, (ii) 상기 랜덤 넌스 서명값 및 (iii) 상기 사용자의 공개키를 포함하는 것을 특징으로 하는 투표 코인 발행 서버.
  32. 제30항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 사용자 등록 트랜잭션이 기록되면, 상기 사용자 등록 트랜잭션이 상기 제1 블록체인 데이터베이스에 기록된 위치 정보인 트랜잭션 위치 식별자 PrivTxidA를 포함하는 등록 완료 메시지를 상기 사용자에 전송하거나 상기 타 장치로 하여금 전송하도록 지원하는 것을 특징으로 하는 투표 코인 발행 서버.
  33. 삭제
  34. 제30항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 사용자의 단말인 사용자 단말로부터 타임스탬프(timestamp)를 상기 사용자의 개인키로 서명한 결과값인 타임스탬프 서명값을 포함하는 등록 요청 정보 및 상기 사용자의 공개키가 획득되면, 상기 타임스탬프 서명값의 유효성을 검증하거나 상기 타 장치로 하여금 검증하도록 지원하고,
    상기 타임스탬프 서명값이 유효하면, 상기 사용자가 인증된 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 투표 코인 발행 서버.
  35. 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위하여 투표 코인을 발행하는 방법을 수행하는 투표 지원 서버에 있어서,
    투표자 또는 후보자인 사용자의 단말인 사용자 단말로부터 상기 사용자의 공개키를 포함하는 등록 요청 정보가 획득되며, 랜덤 넌스(random nonce)를 상기 사용자의 개인키로 서명한 결과값인 랜덤 넌스 서명값이 획득되고, 상기 랜덤 넌스 서명값의 유효성이 검증되어, (i) 상기 랜덤 넌스, (ii) 상기 랜덤 넌스 서명값 및 (iii) 상기 사용자의 공개키를 포함하는 사용자 등록 트랜잭션 또는 이를 가공한 값이 모든 상기 투표자 및 후보자에 대하여 기록된 상태에서, 코인 발행 요청 정보를 획득하는 통신부; 및
    상기 코인 발행 요청 정보가 투표 코인 발행 서버로부터 획득되면, 상기 코인 발행 요청 정보의 유효성을 검증하거나 상기 투표 지원 서버에 연동되는 타 장치로 하여금 검증하도록 지원하는 프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는,
    상기 코인 발행 요청 정보가 유효하면, 상기 코인 발행 요청 정보에 따라 투표 토큰 분배 서버의 가상 화폐 주소로 소정 개수의 투표 코인을 나타내는 가상 화폐를 전송하는 코인 발행 트랜잭션을 생성하거나 상기 타 장치로 하여금 생성하도록 지원하고, 생성된 상기 코인 발행 트랜잭션 또는 이를 가공한 값을 제1 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 상기 타 장치로 하여금 기록하도록 지원하며,
    소정의 조건이 만족되면, 상기 코인 발행 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값인 특정 해시값과 매칭되는 적어도 하나의 이웃 해시값 - 상기 이웃 해시값은, (i) 특정 사용자 등록 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (ii) 특정 코인 발행 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (iii) 특정 토큰 분배 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (iv) 특정 토큰 변환 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값 및 (v) 특정 비밀 투표 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값 중 어느 하나임 - 을 함께 해시 연산함으로써 생성되는 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값을 제2 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 상기 타 장치로 하여금 기록하도록 지원하고, 상기 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값이 상기 제2 블록체인 데이터베이스에 기록된 위치 정보인 코인 발행 트랜잭션 ID를 획득하고,
    상기 코인 발행 트랜잭션을 생성하면, 토큰 분배 정보에 따라 상기 투표 토큰 분배 서버의 가상 화폐 주소로부터 모든 투표자들 각각의 가상 화폐 주소로 투표 코인 중 일부인 소정 개수의 투표 토큰을 나타내는 가상 화폐를 전송하는 토큰 분배 트랜잭션을 생성하고,
    상기 코인 발행 요청 정보는,
    (i) 투표 코인 발행 서버의 공개키 및 (ii) 투표 토큰 분배 서버를 식별하기 위한 투표 토큰 분배 서버 식별자를 포함하고, 상기 코인 발행 요청 정보에 포함된 항목 중 적어도 하나를 상기 투표 코인 발행 서버의 개인키로 서명한 결과값인 발행 요청 서명값을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투표 지원 서버.
  36. 삭제
  37. 제35항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 코인 발행 트랜잭션이 기록되면, 상기 코인 발행 트랜잭션이 상기 제1 블록체인 데이터베이스에 기록된 위치 정보인 트랜잭션 위치 식별자 PrivTxidA를 포함하는 발행 완료 메시지를 상기 사용자에 전송하거나 상기 타 장치로 하여금 전송하도록 지원하는 것을 특징으로 하는 투표 지원 서버.
  38. 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위하여 투표 토큰을 분배하는 방법을 수행하는 투표 지원 서버에 있어서,
    코인 발행 트랜잭션의 유효성이 검증되어, 상기 코인 발행 트랜잭션이 기록된 상태에서, 투표 토큰 분배 서버로부터 토큰 분배 정보를 획득하는 통신부; 및
    상기 토큰 분배 정보가 획득되면, 상기 토큰 분배 정보의 유효성을 검증하거나 상기 투표 토큰 분배 서버에 연동되는 타 장치로 하여금 검증하도록 지원하는 프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는,
    상기 토큰 분배 정보가 유효하면, 상기 토큰 분배 정보에 따라 상기 투표 토큰 분배 서버의 가상 화폐 주소로부터 모든 투표자들 각각의 가상 화폐 주소로 투표 코인 중 일부인 소정 개수의 투표 토큰을 나타내는 가상 화폐를 전송하는 토큰 분배 트랜잭션을 생성하거나 상기 타 장치로 하여금 생성하도록 지원하고, 생성된 상기 토큰 분배 트랜잭션 또는 이를 가공한 값을 제1 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 상기 타 장치로 하여금 기록하도록 지원하며,
    소정의 조건이 만족되면, 상기 제1 블록체인 데이터베이스로 하여금 상기 토큰 분배 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값인 특정 해시값과 매칭되는 적어도 하나의 이웃 해시값 - 상기 이웃 해시값은, (i) 특정 사용자 등록 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (ii) 특정 코인 발행 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (iii) 특정 토큰 분배 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (iv) 특정 토큰 변환 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값 및 (v) 특정 비밀 투표 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값 중 어느 하나임 - 을 함께 해시 연산함으로써 생성되는 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값을 제2 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 상기 타 장치로 하여금 기록하도록 지원하고, 상기 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값이 상기 제2 블록체인 데이터베이스에 기록된 위치 정보인 토큰 분배 트랜잭션 ID를 획득하고,
    상기 토큰 분배 트랜잭션이 생성되고 기록되면, 상기 투표자의 가상 화폐 주소에 있는 소정 개수의 상기 투표 토큰을 상기 비밀 토큰으로 변환하는 토큰 변환 트랜잭션을 획득하고,
    상기 토큰 분배 정보는,
    (i) 상기 투표 토큰 분배 서버의 공개키 및 (ii) 모든 투표자들을 식별하기 위한 투표자 식별자들을 포함하고, 상기 토큰 분배 정보에 포함된 적어도 하나의 정보를 상기 투표 토큰 분배 서버의 개인키로 서명한 결과값인 분배 요청 서명값을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투표 지원 서버.
  39. 삭제
  40. 제38항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 토큰 분배 트랜잭션이 기록되면, 상기 토큰 분배 트랜잭션이 상기 제1 블록체인 데이터베이스에 기록된 위치 정보인 트랜잭션 위치 식별자 PrivTxidA를 포함하는 분배 완료 메시지를 상기 투표 토큰 분배 서버 및 상기 모든 투표자의 단말에 전송하거나 상기 타 장치로 하여금 전송하도록 지원하는 것을 특징으로 하는 투표 지원 서버.
  41. 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위하여 투표자의 단말인 투표자 단말로 하여금 투표 토큰을 비밀(secret) 토큰으로 변환하도록 지원하는 방법을 수행하는 투표 지원 서버에 있어서,
    토큰 분배 트랜잭션의 유효성이 검증되어, 상기 토큰 분배 트랜잭션이 기록된 상태에서, 상기 투표자의 가상 화폐 주소에 있는 소정 개수의 상기 투표 토큰을 상기 비밀 토큰으로 변환하는 토큰 변환 트랜잭션을 획득하는 통신부; 및
    상기 토큰 변환 트랜잭션이 획득되면, 상기 토큰 변환 트랜잭션의 유효성을 검증하거나 상기 투표 지원 서버에 연동되는 타 장치로 하여금 검증하도록 지원하는 프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는,
    상기 토큰 변환 트랜잭션이 유효하면, 상기 토큰 변환 트랜잭션 또는 이를 가공한 값을 제1 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 상기 타 장치로 하여금 기록하도록 지원하고,
    소정의 조건이 만족되면, 상기 토큰 변환 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값인 특정 해시값과 매칭되는 적어도 하나의 이웃 해시값 - 상기 이웃 해시값은, (i) 특정 사용자 등록 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (ii) 특정 코인 발행 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (iii) 특정 토큰 분배 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (iv) 특정 토큰 변환 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값 및 (v) 특정 비밀 투표 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값 중 어느 하나임 - 을 함께 해시 연산함으로써 생성되는 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값을 제2 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 상기 타 장치로 하여금 기록하도록 지원하고, 상기 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값이 상기 제2 블록체인 데이터베이스에 기록된 위치 정보인 토큰 변환 트랜잭션 ID를 획득하며,
    상기 토큰 변환 트랜잭션 또는 이를 가공한 값이 기록되면, 상기 투표자의 비밀 토큰을 후보자들 중 하나의 가상 화폐 주소로 전송하는 비밀 투표 트랜잭션을 획득하며,
    상기 토큰 변환 트랜잭션은,
    상기 투표자의 공개키를 포함하고, 상기 토큰 변환 트랜잭션에 포함된 적어도 하나의 정보를 상기 투표자의 개인키로 서명한 결과값인 토큰 변환 서명값을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투표 지원 서버.
  42. 삭제
  43. 제41항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 토큰 변환 트랜잭션이 기록되면, 상기 토큰 변환 트랜잭션이 상기 제1 블록체인 데이터베이스에 기록된 위치 정보인 트랜잭션 위치 식별자 PrivTxidA를 포함하는 변환 완료 메시지를 상기 투표자 단말에 전송하거나 상기 타 장치로 하여금 전송하도록 지원하는 것을 특징으로 하는 투표 지원 서버.
  44. 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위하여 투표자의 단말인 투표자 단말로 하여금 비밀 투표를 할 수 있도록 지원하는 방법을 수행하는 투표 지원 서버에 있어서,
    토큰 변환 트랜잭션의 유효성이 검증되어, 상기 토큰 변환 트랜잭션이 기록된 상태에서, 상기 투표자의 비밀 토큰을 후보자들 중 하나의 가상 화폐 주소로 전송하는 비밀 투표 트랜잭션을 획득하는 통신부; 및
    상기 비밀 투표 트랜잭션이 획득되면, 상기 비밀 투표 트랜잭션의 유효성을 검증하거나 상기 투표 지원 서버에 연동되는 타 장치로 하여금 검증하도록 지원하는 프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는,
    상기 비밀 투표 트랜잭션이 유효하면, 상기 비밀 투표 트랜잭션 또는 이를 가공한 값을 제1 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 상기 타 장치로 하여금 기록하도록 지원하고,
    소정의 조건이 만족되면, 상기 비밀 투표 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값인 특정 해시값과 매칭되는 적어도 하나의 이웃 해시값 - 상기 이웃 해시값은, (i) 특정 사용자 등록 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (ii) 특정 코인 발행 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (iii) 특정 토큰 분배 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값, (iv) 특정 토큰 변환 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값 및 (v) 특정 비밀 투표 트랜잭션 또는 이를 가공한 값의 해시값 중 어느 하나임 - 을 함께 해시 연산함으로써 생성되는 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값을 제2 블록체인 데이터베이스에 기록하거나 상기 타 장치로 하여금 기록하도록 지원하고, 상기 대표 해시값 또는 상기 대표 해시값을 가공한 값이 상기 제2 블록체인 데이터베이스에 기록된 위치 정보인 비밀 투표 트랜잭션 ID를 획득하며,
    상기 비밀 투표 트랜잭션 또는 이를 가공한 값이 기록되면, 투표 코인 발행 서버 또는 투표 토큰 분배 서버에 의하여, 개별 후보자 각각의 가상 화폐 주소로 전송된 비밀 토큰의 개수가 계수되고 상기 개별 후보자 각각의 가상 화폐 주소로 전송된 비밀 토큰의 개수를 합산한 기 사용 비밀 토큰 개수가 산출되며,
    상기 비밀 투표 트랜잭션의 유효성은 ZKP 알고리즘에 의하여 검증되는 것을 특징으로 하는 투표 지원 서버.
  45. 제44항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 비밀 투표 트랜잭션이 기록되면, 상기 비밀 투표 트랜잭션이 상기 제1 블록체인 데이터베이스에 기록된 위치 정보인 트랜잭션 위치 식별자 PrivTxidA를 포함하는 투표 완료 메시지를 상기 투표자 단말에 전송하거나 상기 타 장치로 하여금 전송하도록 지원하는 것을 특징으로 하는 투표 지원 서버.
  46. 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위하여 득표수를 산출하는 방법을 수행하는 서버에 있어서,
    투표자의 비밀 토큰을 후보자들 중 하나의 가상 화폐 주소로 전송하는 비밀 투표 트랜잭션 또는 이를 가공한 값이 투표 지원 서버에 의해 제1 블록체인 데이터베이스에 기록된 상태에서,
    상기 제1 블록체인 데이터베이스에 연동하는 통신부; 및
    상기 제1 블록체인 데이터베이스를 참조로 하여 개별 후보자 각각에 대하여 상기 개별 후보자 각각의 가상 화폐 주소로 전송된 비밀 토큰의 개수를 계수하고 상기 개별 후보자 각각의 가상 화폐 주소로 전송된 비밀 토큰의 개수를 합산한 기 사용 비밀 토큰 개수를 산출하는 프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는,
    상기 기 사용 비밀 토큰 개수가 산출되면, (i) 사용자 등록 트랜잭션 또는 코인 발행 트랜잭션의 계수에 의하여 산출되는 모든 투표 코인의 개수인 총 투표 코인 개수, (ii) 토큰 분배 트랜잭션의 계수에 의하여 산출되는 모든 투표 토큰의 개수인 총 투표 토큰 개수 중 적어도 하나, 및 (iii) 상기 기 사용 비밀 토큰 개수 중 적어도 2개를 상호 비교함으로써 상기 득표수를 검증하는 것을 특징으로 하는 서버.
  47. 제46항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 총 투표 코인 개수 또는 상기 총 투표 토큰 개수보다 상기 기 사용 비밀 토큰 개수가 많거나, 상기 총 투표 코인 개수보다 상기 총 투표 토큰 개수가 많으면, 상기 득표수의 산출에 오류가 있음을 나타내는 득표수 산출 오류 메시지를 전달하거나 전달하도록 지원하는 것을 특징으로 하는 서버.
KR1020160182616A 2016-12-29 2016-12-29 영지식 증명 알고리즘을 사용하여 머클 트리 구조의 블록체인 기반 비밀 전자 투표 서비스를 제공하기 위한 방법, 및 이를 이용한 투표 코인 발행 서버, 투표 토큰 분배 서버 및 투표 지원 서버 KR101837169B1 (ko)

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